东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江 大庆 163318
基于圆形标定板的相机标定过程中，当镜头畸变较大时图像质量降低、圆形投影边缘模糊，导致标定产生误差。基于此，提出一种基于亚像素边缘检测和圆心修正补偿的高精度相机方法。首先，通过Canny-Zernike矩法提取亚像素级的圆形特征轮廓点，使用边缘点链连接独立轮廓点，得到闭环的精确特征轮廓，增强对模糊边缘轮廓的提取能力；其次，对内外轮廓分别采样取点拟合椭圆，将两者中心的均值作为特征点，并通过三点判断排序法得到有序特征点集后进行粗标定；最后，用粗标定参数对轮廓的采样点集进行校正，重新获取中心坐标后反投影回图像上进行相机精标定，实现畸变情况下的圆心修正补偿标定。实验结果表明，所提方法有效提高了镜头畸变较大时相机标定的精度。
相机标定 Canny-Zernike矩 边缘点链 圆心修正补偿 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0811006
北京交通大学物理科学与工程学院，北京 100044
针对当前线阵相机几何标靶标定精度不足的问题，提出了一种基于绝对相位标靶的线阵相机标定方法。针对线阵相机成像特点，设计了结合相位与格雷码的绝对相位编码标靶。标定时首先由线阵相机获取标靶图像，计算标靶的绝对相位；然后在空间不同位置处摆放标靶，采用辅助面阵相机获取标靶间的相对位置关系，建立线阵相机图像与空间点的精确对应关系；最后采用两步法标定获取线阵相机内两相机间的坐标变换关系。仿真与实验结果表明：标定的最大重投影误差为0.089 pixel，与现有方法相比降低了79.78%，所提方法具有良好的抗噪、抗离焦性。
测量 相机标定 线阵相机 相位标靶 视觉测量
光子学报
2023, 52(12): 1212003
在复杂环境中执行任务已经成为旋翼无人机发展的必然趋势。为了让旋翼无人机在复杂环境中高效、安全地执行任务, 学者们对旋翼无人机的双目视觉避障技术展开了广泛的研究。为了解旋翼无人机的双目视觉自主避障技术的现状及发展趋势, 首先,介绍了双目视觉避障系统的构成, 分析各技术在双目视觉避障系统中的作用; 然后, 重点介绍双目视觉避障技术中常用的相机标定方法、立体匹配算法和避障算法, 总结了各自的优缺点, 并阐述最新发展; 最后, 对双目视觉避障技术的发展方向进行了展望。
旋翼无人机 相机标定方法 立体匹配算法 避障算法 综述 rotorcraft UAV camera calibration method stereo matching algorithm obstacle avoidance algorithm review
为解决海上单目图像测距难的问题, 提高对海上图像的信息挖掘程度, 提出一种单目测距方法。在海天线检测和位姿解算单目测距技术的基础上, 通过图像中的海天线对相机位姿进行标定, 获取相机外参;再结合提前标定的相机内参, 构建目标与相机在成像空间中的几何关系模型;考虑地球曲率影响, 推导出了基于海天线标定的海上实时单目测距方法;最后利用蒙特卡罗法对测距模型进行仿真, 分析了其误差特性。
单目测距 海上测距 海天线 相机标定 monocular ranging marine ranging sea-sky line camera calibration
1 四川大学电子信息学院，四川成都 610065
2 四川大学空天科学与工程学院，四川成都 610065
偏折术作为一种高精度的面形检测方法，其测量精度不仅依赖于系统参数的标定精度，还受到显示器面形的影响，尤其是对于常用的基于平面镜反射模型实现系统标定的偏折术测量系统，显示器面形还会直接影响系统参数的标定精度。为了研究显示器面形对拼接偏折术测量精度的影响，首先预设了不同形变量的显示器面形，再依据提出的计算方法分析了其对系统标定精度以及测量精度的影响，结果证明显示器面形不仅会降低系统参数的标定精度，还会在待测元件的面形测量结果中引入较大的低阶项及高阶项误差。最后通过与实验结果对比，进一步验证了所提出方法的正确性，该研究为拼接偏折术检测系统的测量误差提供了一种定量计算分析方法。
拼接偏折术 显示器面形 相机标定 低高阶误差 测量精度 stitching deflectometry display surface shape camera calibration low and high order errors measurement accuracy
1 河北工业大学 机械工程学院， 天津 300401
2 赫德斯菲尔德大学 精密技术中心， 赫德斯菲尔德 HD13DH
针对相位标靶标定相机需采集多幅条纹图获取相位的问题，提出了一种基于彩色交叉条纹的相机标定方法。本方法在每个标定位置仅需一幅条纹图就可以完成特征标识点的提取; 通过液晶显示屏显示一幅红蓝交叉条纹图像，由相机拍摄，采用傅里叶变换和多频外差法分别得到水平和垂直方向的绝对相位; 根据相位标靶的空间位置与图像中绝对相位的精确对应关系，标定相机内参,采用非线性最小二乘法优化。基于重投影误差的实验结果表明，本方法可以快速精确的实现相机标定。
交叉条纹 绝对相位 相机标定 非线性最小二乘法 重投影误差 cross fringe absolute phase camera calibration nonlinear least square method re-projection error
湖南大学机械与运载工程学院，湖南 长沙 410082
针对当前线扫相机标定过程复杂且需外部辅助装置的问题，提出建立在2D空间中的线扫相机静态标定方法。首先，从应用角度出发，将3D空间的线扫模型推导至2D空间，建立2D空间线扫相机成像模型，设计一种新型的线扫相机标定板。接着，利用交比不变性原理对2D空间的线扫相机模型进行求解。最后，提出一种利用畸变变化量的畸变拟合策略，解决小畸变情况下畸变矫正误差过大的问题，取得了良好的畸变矫正效果。实验结果表明，所提2D空间中的线扫相机静态标定方法标定过程简便，不受现场环境限制，标定精度较高，取得0.06 mm的平均绝对误差（约1.5像素），误差标准方差稳定在0.068以下。所提方法基本满足在中低标定精度下的应用要求，具有较高的实际应用价值。
线扫相机标定 2D空间线扫相机模型 线扫标定板 畸变矫正 交比不变性 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2211001
1 西安石油大学 理学院，西安 710065
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 中国科学院光谱成像技术重点实验室，西安 710072
3 中国科学院大学 光电学院，北京 100049
开展了基于仿生曲面复眼相机的空间目标定位实验研究。采用CALibration Tag标定板结合MATLAB标定工具箱对自研仿生复眼相机进行内外参数的标定。针对目标的三维定位，从曲面复眼相机成像原理出发并利用相机定标参数，确定目标点在复眼相机中各子眼坐标系下坐标的线性关系并建立线性方程组，通过最小二乘法进行求解以获得目标点的准确空间定位。设计了光斑定位实验，实验结果表明，在至少4 m的工作距离内，仿生曲面复眼相机的定位误差可以控制在2%以内，该目标定位方法应用于仿生曲面复眼相机能实现较高精度的目标定位。在此基础上，采用尺度不变特征转变算法实现了两个子眼所拍摄子图像的特征点粗匹配，结合随机抽取一致算法去除错误匹配点，进而由特征点在子眼像素坐标系中的二维坐标反演出其在空间坐标系中的三维坐标，最后通过对所有点进行点云拼接获得完整的重构点云。实验结果表明，对距离相机约0.6 m处的边长为5.5 cm的正方体可以实现较好的三维立体重构。
多通道成像 相机标定 图像处理 三维定位 三维重构 Multichannel imaging Camera calibration Image processing 3D positioning 3D reconstruction
