基于共面圆的距离传感器与相机的相对位姿标定 被引量：7

1

作者 王硕 祝海江 +1 位作者 李和平 吴毅红 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期1154-1165,共12页

近年来,距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用,其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用.然而,目前多数方法基于点匹配进行,易错且鲁棒性较低.本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的... 近年来,距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用,其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用.然而,目前多数方法基于点匹配进行,易错且鲁棒性较低.本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的组合系统相对位姿估计方法.该方法使用含有两个共面圆的标定板,可以获取相机与标定板间的位姿,以及距离传感器与标定板间的位姿.此外,移动标定板获取多组数据,根据计算得到两个共面圆的圆心在距离传感器和相机下的坐标,优化重投影误差与3D对应点之间的误差,得到距离传感器与相机之间的位姿关系.该方法不需要进行特征点的匹配,利用射影不变性来获取相机与三维距离传感器的位姿.仿真实验与真实数据实验结果表明,本方法对噪声有较强的鲁棒性,得到了精确的结果. 展开更多

关键词 多传感器标定 距离传感器与相机标定 深度相机与相机标定 激光与相机标定

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相机和到达角基站间的外参标定

2

作者 汪菲菲 周志强 《激光技术》 北大核心 2025年第3期430-436,共7页

为了填补相机和到达角(AoA)基站间的外参标定领域的研究空白,使用棋盘格标定板,从图像中提取标签位置,基于两种传感器数据之间的几何约束来计算最优外参,并进行了理论分析和实验验证,取得了仿真和实验数据。结果表明,采用该方法得到的... 为了填补相机和到达角(AoA)基站间的外参标定领域的研究空白,使用棋盘格标定板,从图像中提取标签位置,基于两种传感器数据之间的几何约束来计算最优外参,并进行了理论分析和实验验证,取得了仿真和实验数据。结果表明,采用该方法得到的标定结果,距离误差在0.08 m以内,角度误差在3.5°以内。该研究对相机和AoA基站间的外参标定以及机器人感知系统设计是有帮助的。 展开更多

关键词 传感器技术 外参标定 优化 相机 到达角基站

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圆结构光传感器标定方法 被引量：1

3

作者 冯忠伟 徐春广 +1 位作者 冷惠文 肖定国 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期780-784,共5页

研究用于管件内表面三维测量的圆结构光传感器标定方法.圆结构光传感器由激光发生器、反射锥镜和CCD相机组成,激光器发射的光经锥镜反射后与被测表面相交,通过分析传感器的成像几何关系,提出了一种快速的、采用多个圆环的标定方法,通过... 研究用于管件内表面三维测量的圆结构光传感器标定方法.圆结构光传感器由激光发生器、反射锥镜和CCD相机组成,激光器发射的光经锥镜反射后与被测表面相交,通过分析传感器的成像几何关系,提出了一种快速的、采用多个圆环的标定方法,通过标定确定光曲面的关键参数.采用标定后的圆结构光传感器对已知直径的圆环进行测量,直径测量误差为±0.2 mm.该标定方法实现简单,满足现场标定的要求,同时能够保证一定的精度. 展开更多

关键词 圆结构光 相机标定 传感器 直径测量

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基于单目相机和多线激光雷达的联合标定方法研究 被引量：1

4

作者 代军 李文波 +5 位作者 赵俊伟 袁兴起 王跃功 李东方 程晓琦 花岛直彥 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第2期137-146,共10页

目的针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内... 目的针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内参;然后在激光点云和图像中检测标定板的角点特征坐标,激光点云下的角点坐标由提取的标定板点云数据和其几何特征获得,通过拟合出的图形由上至下、由左至右确定图形顶点坐标及标定板行列数,可得到各角点坐标;相机角点特征坐标采用FAST角点检测,利用角点灰度信息确定角点坐标;根据点云检测特征点到图像投影误差构建目标函数,将外参求解转化为最小二乘问题;最后通过基于列文伯格-马夸尔特的非线性优化算法,迭代求解得到最优外参。结果最终平均标定投影误差为1.29像素,最大投影误差为2.46像素,最小投影误差为0.70像素,标准差为0.57像素。结论根据标定的外参将点云投影至图像上可知,标定结果较好,并将结果运用到实际场景下视觉和激光雷达融合的SLAM算法中,运动轨迹平滑且与地图保持高度一致,本文方法标定过程简单,不需要棋盘格的真实物理尺寸,满足使用要求。 展开更多

关键词 多传感器融合 单目相机 激光雷达 联合标定 图像处理

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CMOS图像传感器中卷帘式快门特性及其应用 被引量：12

5

作者 刘智 柴华 李娜娜 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2017-2023,共7页

结合CMOS图像传感器研究了CMOS图像传感器卷帘式快门的具体应用。介绍了卷帘式快门的特点和工作原理,分析了具有卷帘式快门的CMOS图像传感器的成像特性,并对其进行了成像实验。探讨了一种利用卷帘式快门相机拍摄的单精度视图来计算高速... 结合CMOS图像传感器研究了CMOS图像传感器卷帘式快门的具体应用。介绍了卷帘式快门的特点和工作原理,分析了具有卷帘式快门的CMOS图像传感器的成像特性,并对其进行了成像实验。探讨了一种利用卷帘式快门相机拍摄的单精度视图来计算高速物体在三维空间中的位姿和速度的新方法。最后,提出了一个运动目标的透视投影模型,讨论了估计目标位姿和速度的方法。实验结果表明:具有卷帘式快门的CMOS图像传感器对运动物体成像时会产生一定程度的畸变,畸变的程度与积分时间等传感器参数的设置有关。在误差最小化的情况下得到了运动物体的位姿和速度参数,计算误差在2.5%以内,测量精度为0.01rad/s。对实验结果的分析证明了方法的可行性。这种计算方法能够使得低价格、低耗能的CMOS相机转化为一种新的速度传感器。 展开更多

关键词 CMOS图像传感器 卷帘式快门 全局快门 相机标定

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一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法 被引量：8

6

作者 储昭碧 李子朋 高金辉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期232-239,共8页

近年来,随着工业机器人技术的不断完善,利用相机与激光测距仪结合测量的应用不断增多。为了使两者之间配合的更加便利,两者之间的标定是必不可少的。本文提出了一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法,以双目相机光心为原点,建立... 近年来,随着工业机器人技术的不断完善,利用相机与激光测距仪结合测量的应用不断增多。为了使两者之间配合的更加便利,两者之间的标定是必不可少的。本文提出了一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法,以双目相机光心为原点,建立相机坐标系。将单点激光测距仪光点打到标定板上,并在标定板上形成光斑,通过灰度重心法提取光斑中心像素点,利用双目相机的内参矩阵及深度数据获取光斑点的三维坐标值。然后利用两个三维坐标点建立公式求取外参参数的粗略解,同时通过相机坐标系下多个光斑点的三维坐标建立约束方程,并利用优化算法对约束方程进行优化,得到精确的外参参数值。该方法做法简单,且对标定器件无特殊要求,通过该方法得到的外参参数精度高,鲁棒性好。实测结果表明,通过该算法得到的外参参数进行重投影后,平均相对误差小于0.30%,能够应用于实际生产过程中。 展开更多

关键词 双目相机 单点激光测距仪 传感器标定 优化算法

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激光雷达与相机融合标定技术研究进展 被引量：26

7

作者 王世强 孟召宗 +1 位作者 高楠 张宗华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期111-124,共14页

单传感器存在采集数据信息不完整的缺点,比如激光雷达缺乏纹理色彩信息,相机缺乏深度信息。激光雷达和相机数据融合可实现传感器之间信息互补,感知空间精准的彩色三维数据,被广泛应用于自动驾驶、移动机器人等领域。针对现阶段激光雷达... 单传感器存在采集数据信息不完整的缺点,比如激光雷达缺乏纹理色彩信息,相机缺乏深度信息。激光雷达和相机数据融合可实现传感器之间信息互补,感知空间精准的彩色三维数据,被广泛应用于自动驾驶、移动机器人等领域。针对现阶段激光雷达和相机外参标定文献多、杂、乱等问题,文中系统地梳理了校准流程和归纳了校准方法。首先介绍了激光雷达和相机单传感器内参标定的原理和方法,并建立数学模型概述它们外参的标定原理。然后将现有标定方法从基于标靶、基于无标靶、基于运动和基于深度学习四个方向综述归纳,并分析每种标定方法的特点。最后总结全文,并指出提升标定精度基础上实现自动化和智能化的校准方案是未来标定趋势。 展开更多

关键词 传感器标定 激光雷达 点云处理 相机标定 数据融合

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一种利用全站仪和检校场的相机/惯导空间标定方法 被引量：2

8

作者 贾俊 朱锋 张小红 《导航定位学报》 CSCD 2020年第6期6-13,共8页

针对视觉/惯性传感器组合导航在自动驾驶、机器人自主定位中,相机/惯导外参数标定精度不高的问题,提出1种利用全站仪和检校场对相机和惯导进行空间标定的方法:采用全站仪测量惯导设备角点,以获得惯导在世界坐标系下的位姿,并采用检校场... 针对视觉/惯性传感器组合导航在自动驾驶、机器人自主定位中,相机/惯导外参数标定精度不高的问题,提出1种利用全站仪和检校场对相机和惯导进行空间标定的方法:采用全站仪测量惯导设备角点,以获得惯导在世界坐标系下的位姿,并采用检校场,估计出相机在世界坐标系下的位姿;然后得到相机与惯导之间的空间关系;最后对多组不同视角下的标定结果进行分析后得出:外参标定的平移参数重复性优于5 mm;旋转参数重复性优于0.5°。实验结果表明,该方法相比于已有的自标定方法,无需进行视觉/惯性里程计的融合解算,也不需要考虑多传感器之间的时间同步问题,更加适用于不同载体上的多传感器组合导航设备。 展开更多

关键词 空间标定 惯性传感器 视觉传感器 全站仪 相机检校场

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一种针孔相机与三维激光雷达外参标定方法 被引量：13

9

作者 韩正勇 卜春光 刘宸 《传感器与微系统》 CSCD 2018年第4期9-12,16,共5页

针对针孔相机和三维激光雷达的外参标定问题,提出了一种新的方法:利用相机坐标系和激光坐标系下棋盘面的对应性,将外参标定转换为三维空间中旋转、缩放矩阵的求解问题。每帧数据可以提供4个约束,最少只需3帧数据可求解外参矩阵。方法原... 针对针孔相机和三维激光雷达的外参标定问题,提出了一种新的方法:利用相机坐标系和激光坐标系下棋盘面的对应性,将外参标定转换为三维空间中旋转、缩放矩阵的求解问题。每帧数据可以提供4个约束,最少只需3帧数据可求解外参矩阵。方法原理简单易懂,直观明了地解释了失效退化原因。仿真实验与真实数据实验表明:提出的方法可以得到高精度的外参矩阵,且在采样帧数较少的情况下依旧可以获得很好的标定效果。 展开更多

关键词 外参标定 多传感器数据融合 针孔相机 3维激光雷达 机器视觉

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基于靶标内点与边缘角点双重约束的激光雷达与相机联合标定 被引量：3

10

作者 董文波 于海鹏 于龙 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期30-35,共6页

针对激光雷达与相机联合使用过程中存在的空间位姿不一致问题,提出一种基于靶标内点与边缘角点双重约束的激光雷达与相机联合标定方法。该方法以刚体变换作为二者之间的变换模型,以任意矩形作为靶标,通过RANSAC直线拟合获取交点以进一... 针对激光雷达与相机联合使用过程中存在的空间位姿不一致问题,提出一种基于靶标内点与边缘角点双重约束的激光雷达与相机联合标定方法。该方法以刚体变换作为二者之间的变换模型,以任意矩形作为靶标,通过RANSAC直线拟合获取交点以进一步获取靶标在图像中的角点,通过对原始点云进行分割与滤波操作后获得对应的靶标点云。获取靶标点云后,将其分为内点与边缘角点,并分别建立基于内点与边缘角点的损失函数模型,最后进行模型优化求解出最优配准参数。实验表明,在15 m~28 m范围内,三维点云的重投影准确率为94.67%,考虑到激光雷达本身的测量误差以及数据采集过程中靶标距离两传感器过远,该联合标定方法具有较高的准确性。 展开更多

关键词 传感器联合标定 激光雷达 相机 内点 边缘角点

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基于TOF测量的红外光电测距传感器研制

11

作者 叶益诚 田敏 +1 位作者 谢勇 李红娟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2023年第12期21-24,共4页

为了满足智能设备的高精度、无接触、远距离测量需求,研制了基于TOF测量原理的红外光电测距传感器。设计了基于IO_LINK的单总线通信系统和基于MCU的数据处理系统。对距离值和温漂进行标定,采用环境光补偿方法改进光路结构。验证了IO_LIN... 为了满足智能设备的高精度、无接触、远距离测量需求,研制了基于TOF测量原理的红外光电测距传感器。设计了基于IO_LINK的单总线通信系统和基于MCU的数据处理系统。对距离值和温漂进行标定,采用环境光补偿方法改进光路结构。验证了IO_LINK单总线系统和MCU数据处理系统的稳定性及室外工作的可靠性。 展开更多

关键词 TOF测量 测距传感器 IO_LINK 距离标定 温漂 环境光干扰

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基于双目系统的海面远距离测距研究

12

作者 郑海霖 崔亚奇 《现代电子技术》 北大核心 2024年第15期151-156,共6页

为适应未来无人船发展趋势,发现并定位海上远距离目标,采用YOLOV8和局部立体匹配方法,提出一种双目视觉远距离定位技术方案。首先对双目相机进行标定;然后采用YOLOV8算法对海上目标进行检测;进一步通过局部立体匹配,对两个相机检测目标... 为适应未来无人船发展趋势,发现并定位海上远距离目标,采用YOLOV8和局部立体匹配方法,提出一种双目视觉远距离定位技术方案。首先对双目相机进行标定;然后采用YOLOV8算法对海上目标进行检测;进一步通过局部立体匹配,对两个相机检测目标进行局部特征提取和局部特征匹配;最后基于匹配结果,根据双目视觉原理计算所匹配目标的距离。实验结果表明:该技术方案对距离为100~300 m、300~500 m、500~700 m、700~900 m的目标测距平均精度分别为90%、84%、75%、60%,处理速度为20 PFS。与传统方法相比,所提方法直接聚焦海面目标,只对局部像素进行立体匹配,具有运行速度快、定位效果好的优势。 展开更多

关键词 目标检测 立体匹配 双目系统 定位 远距离测距 YOLO AIS 相机标定

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一种立体视觉测量高精度标定新方法 被引量：9

13

作者 吴斌 薛婷 +1 位作者 邾继贵 叶声华 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期66-70,共5页

提出一种实现通用摄像机标定和现场高精度立体视觉传感器标定的新方法。该方法无需预先给定初始参数,而是根据投影矩阵计算摄像机参数的初始值,结合镜头畸变的标定数学模型,实现通用摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引... 提出一种实现通用摄像机标定和现场高精度立体视觉传感器标定的新方法。该方法无需预先给定初始参数,而是根据投影矩阵计算摄像机参数的初始值,结合镜头畸变的标定数学模型,实现通用摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入目标距离约束建立结构参数标定优化目标函数,从而得到使空间距离偏差最小的最优结构参数,实现传感器现场高精度标定。实验结果表明,上述方法标定精度较高,已标定传感器空间距离测量相对误差小于0.45%。 展开更多

关键词 通用摄像机标定 传感器标定 距离约束 目标函数

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基于多特征匹配的点云与图像的融合方法

14

作者 许浩 王肖霞 杨风暴 《激光杂志》 北大核心 2025年第3期105-112,共8页

无人探测平台在利用激光雷达与可见光相机的优势互补信息时,仅借助标定物上的特征点对点云和彩色图像进行校准融合的效果不够理想,而且需要多次采集数据来拟合结果。针对上述问题,提出一种基于激光雷达与可见光相机的分布式自动标定的... 无人探测平台在利用激光雷达与可见光相机的优势互补信息时,仅借助标定物上的特征点对点云和彩色图像进行校准融合的效果不够理想,而且需要多次采集数据来拟合结果。针对上述问题,提出一种基于激光雷达与可见光相机的分布式自动标定的融合方法,使得融合得到的数据同时具备点云的空间立体特性与可见光图像的彩色纹理信息。该方法首先通过平面标定板对激光雷达和相机进行标定获取初始变换关系,然后利用二者传感器共同视野中的自然边缘特征进行对齐,最后将二者数据融合并得到可视化结果。所提方法相比于基于人工匹配的标定融合方法以及基于平面标定板的自动标定融合的方法,精度分别提升了33.8%和23.1%,可视化结果很好地还原了真实场景。 展开更多

关键词 激光雷达 可见光相机 外参标定 传感器融合

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手术机器人的运动学标定方法与实验 被引量：2

15

作者 于凌涛 于晓砚 +1 位作者 汤泽旭 王岚 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1080-1086,共7页

为了提高手术机器人的定位精度,本文提出一种基于三维位置检测装置的运动学参数标定方法。设计一种基于拉线传感器的位置检测装置,并采用空间解析几何法建立装置数学模型;通过搭建精度测量实验平台,辨识装置结构参数误差;根据手术机器... 为了提高手术机器人的定位精度,本文提出一种基于三维位置检测装置的运动学参数标定方法。设计一种基于拉线传感器的位置检测装置,并采用空间解析几何法建立装置数学模型;通过搭建精度测量实验平台,辨识装置结构参数误差;根据手术机器人的运动学模型,建立绝对误差模型和距离误差模型,并选择距离误差模型求解运动学参数误差。设计了3自由度微创腹腔手术机器人的运动学参数标定实验,对于20组不同的运动距离,标定前的平均相对误差为5.1579%,标定后降低至1.4196%,手术机器人的定位精度提高了72%,实验结果验证了该方法及检测装置的有效性。 展开更多

关键词 手术机器人 拉线传感器 位置检测 自标定 参数标定 绝对误差 距离精度

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基于共焦辐射和光学层析技术重建火焰温度场

16

作者 刘兆宇 刘石 张耀方 《燃烧科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期229-238,共10页

针对实际测量中设备观察口有限、对于特定位置或受背景辐射影响较大位置的温度测量问题,设计了一种共焦辐射微孔相机,将共焦技术与光学层析技术相结合,利用格林函数的双调和算子插值算法重建全场火焰温度.首先,介绍了共焦辐射微孔相机... 针对实际测量中设备观察口有限、对于特定位置或受背景辐射影响较大位置的温度测量问题,设计了一种共焦辐射微孔相机,将共焦技术与光学层析技术相结合,利用格林函数的双调和算子插值算法重建全场火焰温度.首先,介绍了共焦辐射微孔相机测温的基本原理,对该相机的聚焦位置及聚焦系数进行了实验标定,并用黑体炉标定了共焦辐射微孔相机的测量信号与火焰辐射强度之间的关系;最后通过层析算法和格林函数双调和插值算法对火焰温度场进行重建.结果表明:共焦辐射微孔相机测量重建结果与燃烧温度场的分布趋势大致相同,重建误差不高于10%,具有较好的灵活性和良好的抗噪性. 展开更多

关键词 共焦辐射微孔相机 光学层析算法 温度场重建 传感器标定 插值算法

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基于多Kinect的旋转人体扫描系统研究 被引量：2

17

作者 孟繁昌 梁晋 +2 位作者 张桁维 徐劲澜 赵鹏亮 《中国测试》 CAS 北大核心 2018年第2期72-77,共6页

为解决目前人体扫描系统价格昂贵、操作复杂、占用面积大等问题,基于微软推出的Kinect相机具有快速、安全、经济的特点,提出利用3个Kinect相机和一个旋转台来构建三维人体扫描系统,研究该系统涉及的深度相机成像原理、多相机标定以及点... 为解决目前人体扫描系统价格昂贵、操作复杂、占用面积大等问题,基于微软推出的Kinect相机具有快速、安全、经济的特点,提出利用3个Kinect相机和一个旋转台来构建三维人体扫描系统,研究该系统涉及的深度相机成像原理、多相机标定以及点云配准等技术。首先利用KinectFusion技术重建出单个传感器的三维点云,然后采用多相机标定技术,计算各传感器之间的相对位置关系,实现点云的初始拼接,并使用ICP算法实现点云的精确配准,从而重建出完整的三维人体点云模型。实验结果表明,该方法能够重建出高精度点云,并且该人体扫描设备成本低,占地面积小,可行性与实时性强。 展开更多

关键词 三维人体重建 Kinect传感器 多相机标定 ICP算法

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