亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        簡易棋盤格圖像標定系統(tǒng)應用

        2015-04-28 21:10:17皮淑紅董超俊
        數(shù)字技術與應用 2015年1期
        關鍵詞:高精度應用

        皮淑紅++董超俊

        摘要:棋盤格圖像在攝像機標定中有非常廣泛的應用,對于復雜環(huán)境且測量精度要求非常高的場合,會需要特定的且有一定復雜度的算法,但通常情況下,使用這樣的標定系統(tǒng)是沒有必要的,且會讓初次應用的人覺得困難。這里提供一套應用簡單,快速,對棋盤格圖像具有旋轉不變性,良好的魯棒性,且對非復雜環(huán)境具有高精度的標定系統(tǒng)。所有算法均是在前輩們的算法上稍作改變而來,應用效果非常好。

        關鍵詞:棋盤格 標定系統(tǒng) 應用 高精度

        中圖分類號:TP399 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)01-0000-00

        Abstract:Chessboard image has a very wide application in the camera calibration, for complex environment and requiring very high accuracy of measurement, a specific complexity algorithm to a certain extent will work, but under normal circumstances, there is no need to use this calibration system, and it would be difficult to a fresh man to get a deep understanding and apply. Here to provide a calibration system that the application is simple, rapid, and with rotation invariance and good robustness to a chessboard image, and to a uncomplicated environment will get high precision. All algorithms make a little change on the algorithms of predecessors, the application turns to have done a good job.

        Key words: chessboard;calibration system;application;high precision

        1引言

        在工業(yè)上,特別是機器視覺領域,檢測一些工件或缺陷的尺寸,大小,或是測量距離等時,常常會利用攝像機拍攝二維圖像的方式來獲取信息,而攝像機本身的內部參數(shù)如焦距、鏡頭畸變等,以及外部環(huán)境等,會使圖像與實物有偏差,且從圖像上獲得的信息都是基于像素的,于是,如何建立三維空間點和相應圖像像素點之間的對應關系,精確地標定攝像機是極其重要的[1]。棋盤格模板被廣泛的應用于攝像機標定過程中,通過獲取高精度的給定間距棋盤格模板圖像,取得棋盤格角點坐標,建立其與世界坐標之間的關系,因此,獲得高精度的角點坐標和找到準確的映射關系是至關重要的。

        棋盤格角點檢測有兩種方式,一是通過擬合出圖像中各直線,然后以其交點為角點,對于有畸變的圖像,擬合的直線交點會產(chǎn)生較大偏差;二是直接檢測角點。Harris算子[2]和Susan算子[3]通用性強,計算量大,而對于灰度值分布有明顯規(guī)律的棋盤格圖像而言,有些大材小用,基于對稱[4]和灰度差異[5-6]的算法比較適用。于是,文中使用的是在儲珺等提出的環(huán)形模板[7]檢測角點算法稍作改變而來,映射關系修改自張正友標定法[8]。

        2角點檢測算法

        儲珺的環(huán)形模板算法是構造一個環(huán)形算子,然后計算環(huán)形區(qū)域內連通區(qū)域的面積比例,達到1:4則認為該中心為角點,但是當圖像變形嚴重等情況時有可能存在漏檢等情況。該算法修改儲珺的環(huán)形模板而來,通過分析棋盤格灰度分布特性,由其對稱性可知,每個像素點對稱位置處的灰度值是相似的,且都是從黑道白和從白到黑的變化,那么角點一定鄰域間隔內的對稱位置處像素相似,如果選用四鄰域,那么如果對稱位置剛好在圖像黑白相間處,可能導致判斷不準確,這里選用八鄰域像素值作為尋找角點判據(jù)。八鄰域具有旋轉不變性,像素分布有兩種,分別如圖1,圖2所示,則白色和黑色像素組均是大于1的,在找到所有符合條件的角點后,用最小二乘法擬合圓得到其中心,該中心即為角點,得到所有角點坐標后,該角點檢測算法完成。

        圖1 圖2

        針對不同分辨率的相機,角點所占像素個數(shù)不相同,因此設鄰域位置以n為間隔。算法具體步驟如下:

        第一步,根據(jù)圖片信息,設定n值;

        第二步,假定待檢測點坐標為(x,y), 計算八鄰域各像素點處的值,八鄰域像素點坐標分別為(x-n,y-n), (x-n,y),(x-n,y+n),(x,y-n),(x,y+n),(x+n,y-n),(x+n,y),(x+n,y+n);

        第三步,設定對稱位置灰度差的閾值Threshold1,和分辨棋盤格白格子和黑格子的灰度閾值Threshold2;

        第四步,計算對稱位置處的灰度差Dif和灰度平均值Ave;

        第五步,如果Dif值在Threshold1范圍內,且Ave值大于Threshold2,則對稱點為白色,White_cnt加1,否則為黑點,Black_cnt加1;

        第六步,如果White_cnt ≥ 1,且Black_cnt ≥ 1,則該點為角點,否則不是角點;

        以上步驟將得到角點的點團圖像,最后通過最小二乘法擬合圓得到點團的中心center,以center為所求角點,原圖及檢測結果如圖3,圖4所示。

        圖3 圖4

        3 標定

        攝像機標定是求解攝像機內外參數(shù)的過程,內參數(shù)表征攝像機坐標系和理想坐標系之間的關系,如:主點、長寬比例因子和鏡頭畸變,用于給出攝像機的光學和幾何學特征;外參數(shù)表示攝像機在世界坐標系里的位置和方向。如:旋轉和平移。張正友標定法是現(xiàn)今應用較多的一種方法,操作簡單,且對設備沒有很高的要求,相較于自標定方法有更高的精度高。本文算法是將模板上點陣的物理坐標以及圖像和模板之間的點,通過仿射變換求解整體的x,y方向的放大倍數(shù)和偏移量,忽略攝像機的徑向畸變,然后引入每點殘差vx,vy,補償在整體校準后各個點各自仍然存在的偏差。相較于張正友標定法需要拍攝3張或以上圖片來獲得內參數(shù)的方法,這里只需一張圖片,并未引入內參數(shù)矩陣,而是直接進行補償。圖像坐標由角點坐標通過排序而來,基本原理如公式1:

        (公式1)

        為模板平面上點的齊次坐標, 為模板平面上點投影到圖像平面上對應點的齊次坐標,R是攝像機坐標系相對于世界坐標系的旋轉變換矩陣,[vx,vy,1]是補償矩陣。

        部分標定結果如表1所示。

        序號 x(um) y(um) u(um) v(um) vx(um) vy(um)

        31 321.2437134 2035.125854 0 3750 2.186644953 4.116166283

        32 654.2641602 2033.026367 750 3750 -0.18475301 0.081924111

        33 986.8608398 2029.034424 1500 3750 -1.59426845 0.241951893

        34 1318.310059 2025.219971 2250 3750 -0.41180381 0.039532674

        35 1650.608521 2020.220093 3000 3750 -1.1451811 2.435345326

        36 1982.199585 2016.821533 3750 3750 -0.28416738 1.309907847

        37 2314.233887 2013.915771 4500 3750 -0.42570582 -0.916394271

        38 2647.008789 2007.938965 5250 3750 -2.23316486 3.626485827

        39 2978.029297 2003.98645 6000 3750 -0.0818078 3.740416282

        40 321.6916504 2377.364014 0 4500 0.363233571 -2.405141446

        41 653.2979126 2371.143311 750 4500 1.196602768 2.707309088

        42 986.1710815 2369.668213 1500 4500 -0.84353814 -2.703295594

        43 1317.833252 2365.523682 2250 4500 -0.14140192 -2.181631997

        44 1649.571777 2362.196777 3000 4500 0.386290822 -3.469303148

        45 1980.949707 2357.925537 3750 4500 1.73089825 -2.660147824

        46 2314 2354.5 4500 4500 -0.70478579 -3.763964657

        47 2645.311523 2350.199219 5250 4500 0.789919983 -2.887779724

        48 2975.927002 2346.513184 6000 4500 3.855707606 -3.352345178

        表1

        4 校準

        將標定得到結果用于修正原圖,遍歷原圖的每個像素點,利用公式1將圖像坐標轉換為世界坐標,其中每點的補償值的計算用雙線性插值的方法,假設P點(如圖5)的殘差值為f(P),點P周圍四個角點分別為 , , , ,則f(P)的計算如下公式2,3,4計算,分別計算x,y方向的殘差值,一一對原圖中的每個點做修正。

        (公式2)

        (公式3)

        (公式4)

        圖5

        則點P處x,y方向的補償值分別用公式 計算。

        5 標定結果評估

        將得到的轉成世界坐標系的圖片反映射回圖像坐標,得到的修正過后的圖片如圖6所示,該圖片中有部分點無映射值,對該圖做3x3的均值平滑,得到最終修正圖如圖7所示,該兩圖片僅用于驗證結果,固未對邊緣像素點進行處理。

        圖6 圖7

        將圖7再次用于仿射變換中,得到變換矩陣及各點殘差值。兩次的殘差平均值數(shù)據(jù)對比如表2,

        x方向(um) y方向(um)

        第一次 1.137247817 2.483702294

        第二次 0.475250353 0.735339789

        表2

        由表中數(shù)據(jù)可知,重映射的圖像實際尺寸相差比未標定前小得多,誤差控制在1um以內,圖像的畸變得到了有效的補償。

        6 結語

        文中圖片是用500萬線陣相機拍攝圖片的其中一部分,該系統(tǒng)適用于可以不考慮相機徑向畸變的情況,角點坐標的值達到亞像素級,通過對每個點進行殘差補償,可以獲得1um的標定精度,應用簡單快速,能夠滿足一般工業(yè)測量的要求。

        參考文獻

        [1]Wang Xiang jun, Guo Wenjia, Han Shuanglai, etal. Remote measuring System of bomb-fall based on computer vision[J]. Infrared and Laser Engineering,2006:35(5):624-628.

        [2]HARRIS C,STEPHENS M. A combined corner and edge detector [C]. Proceeding of the 4th Alvey Vision Conference. 1988:147-151.

        [3]SMITH S M. BRADY J M. SUSAN-new approach to Low Level Image Processing[J].Computer Vision. 1997.23(1):45-78.

        [4]劉陽成,朱楓.一種新的棋盤格圖像角點檢測算法[J].中國國象圖形學報,2006,11(5):656-660.

        [5]屠大維,張翼成.基于灰度差異的棋盤格角點自動檢測[J].光學精密工程,2011,19(6):1360-1365.

        [6]溫江濤,王伯雄.基于灰度差異幾何特征的角點檢測[J].光學技術,2009,35(5):668-670.

        [7]儲珺,郭盧安政,趙貴花.采用環(huán)形模板的棋盤格角點檢測[J].光學 精密工程,2012,21(1):189-196.

        [8]ZHANGZheng2you.A flexible new technique for camera calibration[J]. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence,2000,22(11):1330-1334.

        收稿日期:2015-01-05

        作者簡介:皮淑紅(1990—), 女,湖北咸寧人, 在讀研究生,智能交通及控制;董超?。?967—), 男,湖北荊州人,博士,教務處處長,教授,智能交通系統(tǒng)和智能控

        制系統(tǒng)。

        猜你喜歡
        高精度應用
        高抗擾高精度無人機著艦縱向飛行控制
        船載高精度星敏感器安裝角的標定
        多媒體技術在小學語文教學中的應用研究
        考試周刊(2016年76期)2016-10-09 08:45:44
        分析膜技術及其在電廠水處理中的應用
        科技視界(2016年20期)2016-09-29 14:22:00
        GM(1,1)白化微分優(yōu)化方程預測模型建模過程應用分析
        科技視界(2016年20期)2016-09-29 12:03:12
        煤礦井下坑道鉆機人機工程學應用分析
        科技視界(2016年20期)2016-09-29 11:47:01
        氣體分離提純應用變壓吸附技術的分析
        科技視界(2016年20期)2016-09-29 11:02:20
        會計與統(tǒng)計的比較研究
        基于高精度測角的多面陣航測相機幾何拼接
        高精度免熱處理45鋼的開發(fā)
        山東冶金(2015年5期)2015-12-10 03:27:41
        特级毛片a级毛片100免费播放 | 在线亚洲妇色中文色综合| 国产一区二区三区四色av| 国产精品久久人妻无码| 精品人妻伦九区久久AAA片69| 无码人妻系列不卡免费视频| 成av人片一区二区三区久久| 国产一区二区精品亚洲| 国产精品99久久久久久猫咪| 国产女人成人精品视频| 一区二区三区婷婷中文字幕| 亚洲黄色av一区二区三区| 少妇熟女天堂网av| 久久婷婷色综合一区二区 | 少妇高潮惨叫正在播放对白| 中文亚洲爆乳av无码专区| 国产免费一区二区三区三| 久久99精品久久久久久清纯| 三年片免费观看大全国语| 国产成年无码久久久免费| 国产亚洲一区二区精品| 久久久久亚洲av成人网人人软件| 久久人人爽人人爽人人av东京热 | 99re6在线视频精品免费下载| 无码少妇一区二区浪潮av| 国产乱人伦真实精品视频| 看国产亚洲美女黄色一级片| 日韩精品无码一区二区| 国语对白做受xxxxx在线中国| 国产一区二区三区视频大全| 国产免费二区三区视频| 亚洲国产成人无码av在线影院| 久久人妻AV无码一区二区| 国产黄色三级三级三级看三级| 成人国产一区二区三区| 国产精品久久久av久久久| 亚洲精品国产熟女久久| 在线观看日本一区二区三区四区| 中文字幕天天躁日日躁狠狠躁免费 | 永久免费在线观看蜜桃视频| 国产偷国产偷亚洲高清视频|