机器视觉系统坐标标定与计算方法

摄像机标定是机器视觉系统中的一个关键问题,介绍了摄像机标定的概念和重要性,并介绍了摄像机传统的标定方法、自标定方法、线性标定方法和非线性标定方法,结合ZFD-900TFT-LCD玻璃自动分断机为例具体讲解了坐标系转换标定的方法和坐标系计算的具体过程.     

一种基于液体透镜的仿生视觉快速调焦方法

为了提高仿生视觉系统中调焦方法的实时性,在对基于液体透镜的仿生视觉系统调焦控制方式进行研究的基础上,提出一种改进的快速调焦方法,实现系统焦距快速调节的功能。首先将基于激光位移传感器的主动式调焦结果作为预正焦点的判断准则,然后利用基于Sobel算子的灰度梯度评价函数并结合改进的爬山搜索算法对焦距进行精细调整,最后搭建仿生视觉成像系统实验装置,验证本文方法的准确性及实时性。结果表明,利用提出的快速调焦方法,在调焦过程中对同一场景不同模糊程度24帧图像的处理时间可以达到257 ms,相比于传统的自动调焦方法在速度上有很大提升。     

机器视觉软件Sherlock的应用(二)--标定

介绍机器视觉软件sherlock如何对将相机像素坐标系转换成实际测量或检测所需要的坐标系，以及利用标定来修正相机CCD平面与物体测量平面不平行引起的畸变。     

采用液晶透镜校正电润湿液体透镜调焦系统的单色像差

为解决电润湿液体透镜调焦系统的单色像差随调焦过程中发生较大改变的问题,提出利用梯度折射率分布可调的液晶透镜对系统单色像差进行校正的设计方案.在850 nm波长下,采用液晶透镜对系统在无限远到200mm间6种典型物距下的单色像进行校正.在系统像差最大的无限远物距下,边缘视场的点列图几何半径从44.696 μm减小到7.4...     

立体视觉测量中摄像机标定的新技术

本文实现并改进了一种利用径向排列约束的摄像机标定算法,并利用该算法标定了安装在ＺＥＩＳＳＣＭＭ坐标测量机伺服机构上的ＣＣＤ摄像机的内部和外部参数,算法巧妙地利用了成像过程中的ＲＡＣ分解摄像机参数,提出了带有一阶径向畸变的摄像机模型,利用合理组织的求解次序使得每一步参数的求解都只须求解线性方程组,从而彻底改变了以往摄像机标定依赖于非线性方法。     

一种软膜贴附机的机器视觉系统标定方法

在现代工业自动化生产中,机器视觉系统的应用与日俱增。在视觉系统的定位使用中,必须先统一坐标系,将视觉系统中的镜头坐标系及运动坐标系联系在一起,即标定。文章介绍了一种软膜贴附机视觉系统定位标定方法。     

一种基于LabVIEW的机器视觉标定和校正方法

视觉标定和校正是应用机器视觉的重要环节,可使检测的图像更加准确以达到提高机器视觉检测精度的目的,是不可忽视的关键步骤。提出了一种改进的平面模板法,在传统方法和Heikkila模型基础上推广了切向畸变模型,成像模型中增加了高阶非线性畸变并进行了一定的简化,经过该模型优化标定参数并得到特征像素的空间校正模值,然后通过线性插值方法对像素进行灰度校正,得到标定结果和校正后的图像。该方法由自行搭建的机器视觉检测平台通过LabVIEW工具实现,实验证明视觉系统采集的图像得到了良好的校正,校正精度达到0.17%。     

新型三维视觉测量结构光平面标定方法

结构光平面标定是结构光三维视觉测量中的重要环节。传统的标定方法需要昂贵的设备,效率低下,步骤复杂。提出了一种新的三维视觉系统中结构光平面的标定方法。该方法仅使用一个简单的二维平面靶标,在保证靶标与结构光相交的前提下,靶标在摄像机可视范围内自由移动数个位置。对于移动到各个位置的靶标平面,分别建立对应的世界坐标系,并计算该世界坐标系与摄像机坐标系、图像坐标系的转换关系。通过处理算法,可以将每一个位置得到的结构光平面与靶标平面的交线方程统一到摄像机坐标系下。使用最小二乘法拟合多条交线可以标定出结构光平面在摄像机坐标系下的方程。实验证明该方法效率高,步骤简单,具有很好的通用性。     

一种基于单幅图像的相机标定方法

本文提出了一种相机快速标定方法,使用一个平面标定板,仅拍摄一幅图像,就能完成相机标定.与通用的相机标定方法相比,可以减少拍摄图像及计算相机多个参数初值的麻烦,提高了相机标定的效率,尤其适用于多相机同时标定的情况.在计算相机内参时,使用Levenberg-Marquarat方法优化求解.实验结果表明,本算法速度快且精度较...     

微装配中变焦变倍视觉系统标定及自动聚焦

在微装配中,采用变焦变倍视觉系统可以有效解决测量范围与精度的矛盾,但同时也引入了动态标定和实时自动聚焦的新问题。为此,对变焦变倍显微视觉系统的标定和自动聚焦技术展开研究。在标定方面,首先通过变倍率法完成图像主点的标定。基于平面靶标定法,采用单视图单应矩阵分解对固定倍率下相机内外参数进行线性标定,再引入畸变模型,并由量子行为粒子群优化算法对标定结果进行非线性优化,优化之后的最大反投影误差约为0.13 pixel,平均反投影误差约为0.1 pixel。此外,通过高斯曲线拟合完成对任意工作状态下视觉系统放大倍数的校准。在自动聚焦方面,针对传统灰度梯度函数只考虑固定梯度方向且易受噪声影响的问题,采用八邻域最大梯度阈值的自动调焦算法,通过梯度阈值提高算法的抗噪性。与其他几种灰度梯度调焦函数相比,该算法的单峰性好,抗噪性强。     

深度约束的零件尺寸测量系统标定方法

针对大尺寸平面零件尺寸测量系统标定精度不高的问题,提出了一种基于深度信息的系统标定方法。首先利用圆形平面靶标,提出一种提取靶标图像特征点的新方法,采用自适应阈值的边缘检测和多项式拟合算法提取特征点亚像素轮廓,利用椭圆拟合得到中心坐标;然后根据带有畸变的非线性成像几何模型,采用最小二乘法计算摄像机参数的最优解,获得靶标的位姿;最后提出被测物表面与靶标平面之间的深度信息作为摄像机模型修正项,校正测量平面位姿,利用成像原理和直线与零件表面交点确定零件尺寸。设计了单目视觉尺寸测量系统并进行实验,结果表明:标定反投影误差小于0.02 pixel,在10.75 m2的视场内,系统测量精度达到了0.05 mm。     

基于机器视觉系统的半透明薄膜缺陷检测及厚度测量研究

提出了一种基于机器视觉系统的薄膜缺陷检 测与厚度 测量的方法。该方法通过建立CCD接收到的放置薄膜前后的图像灰度与厚度之间的关系,利 用同样的图像采集硬件 和不同的软件分析方法,在保证实现最小缺陷0.1mm×0.1mm检测的同时,完成单次66mm的大范围厚度测 量。在基于透射光密度原理进行厚度测量时,为减小测量误差,采用标准密度值标定板对系 统进行标定,对计算的 理论光密度值进行偏移校正。以四氟薄膜为例,其厚度检测平均误差为5.7%,标准偏差为6.66%。仅需匹配简单的 扫描装置,便可在普通的视觉系统上完成薄膜划痕、气泡等表面二维缺陷的识别以及三维轮 廓的全场在线测量。     

A machine vision system for inspection of keyboards

A machine vision system for automatic inspection of keyboards is described. The system verifies that each location on a keyboard contains the correct, properly oriented key and that the graphics are not badly distorted. The graphics are inspected on the top and front surface of keys that vary widely in color, contour, surface texture and graphic content. Economical solutions are presented to a number of problems related to the design of the system's mechanics, optics, illumination, data reduction, pattern location and graphics discrimination. Operating procedures for training and running the system are also presented along with preliminary results.     

采用张量分解的四摄像机测量系统标定方法

摄像机标定是精密三维视觉测量的关键,为了实现对多摄像机测量系统的精确标定,首先分析了现有基于一维靶标的多摄像机标定方法的优缺点,并针对其不足,提出了一种基于张量分解的多相机标定方法,该方法主要包括以下三个方面的内容:(1) 利用透视投影成像模型和刚体变换理论建立多摄像机测量的数学模型;(2) 分析现有基于基本矩阵的多摄像机标定方法存在标定结果之间相互耦合的问题;(3) 将四摄像机测量系统的四焦张量引入标定过程中,利用一维标定靶标的成像点坐标求解的四摄像机测量系统的四焦张量,并根据四焦张量的简化求解方法来精炼获取摄像机矩阵。最后,通过实验验证了该方法的有效性和准确性,实验结果表明:(1) 四摄像机三维测量系统的标定可仅通过三组标定靶标图像即可实现,且标定操作效率相对于基本矩阵法更高;(2) 在4000 mm×4000 mm×2000 mm范围内,多摄像机测量系统的精度达到4 mm (3σ),相比于传统方法具有更精确的标定结果。满足室内运动目标位姿精确测量的要求。     

三轴视觉测量系统自动对焦技术

为了减少三轴视觉测量系统在对焦过程中的时间消耗和提高对焦的准确性,提出基于光学离焦模型的自动对焦算法。自动对焦算法评价函数采用Tenengrad梯度函数,搜索算法分两步:（1）将光学离焦模型分解成两个曲线函数,通过采集4张图像的清晰度值和x轴坐标求出两条曲线函数,最终得到两条曲线的交点位置,交点位置即为正焦位置粗定位位置;（2）在交点位置采集1张图像以及在交点左右两侧各采集2张图像,通过高斯函数拟合得到拟合高斯函数的均值,均值即为准确的正焦位置。为了验证本方法的有效性,首先进行10次重复性试验,验证算法粗定位的重复定位误差4.1 μm。其次,在粗定位位置采集1张图像及其两边各采集2张图像,通过高斯拟合得到精确正焦位置,10次精确位置的重复定位误差为5.1 μm。该算法只需采集9张图像,得到的合成标准不确定度为2.12 μm。该方法提高了三轴视觉测量系统的对焦效率和精度。     

机器视觉螺纹测量的误差分析

为了提高机器视觉方法测量螺纹的精度,采用理论分析和实验验证的方法,研究了用垂直投影测量和切向投影测量方法进行螺纹测量时发生的延伸螺旋面投影遮挡问题。在介绍垂直投影测量和切向投影测量方法的基础上,解释了垂直投影测量和切向投影测量方法产生原理误差的原因。通过对遮挡误差和不同螺旋升角误差对螺纹牙形角测量影响情况的理论分析和推导,给出了垂直投影测量时延伸螺旋面遮挡和不同螺旋升角影响的误差计算式,并进行了实例验证和分析。结果表明,对导程较大的螺纹按垂直投影法测量时,由延伸螺旋面遮挡造成的牙形角测量误差可达到1°以上。这一结果对牙形角测量而言是不容忽视的。     

基于机器视觉的多圆弧对称零件测量方法研究

在实际工业生产中,对具有多圆弧对称特性零件的尺寸测量需求越来越多。而传统接触式测量方法大多存在测量精度不稳定、容易损伤零件和效率低等缺点。因此,本文基于机器视觉的非接触式测量原理,首先搭建一套双远心机器视觉测量系统,采集有效的零件图像。然后,利用亚像素边缘检测算法提取图像的亚像素边缘,并结合最小二乘法及多圆弧拟合内切圆的自定义Halcon算子,最终实现多圆弧对称零件的精密测量。为了验证所设计系统的有效性,本文对某球笼联轴器内套进行了稳定性和重复性测量实验。实验结果表明:该系统测量精度可达到001mm,且测量过程快速、稳定。     

视觉引导激光跟踪测量系统的Cayley变换校准方法

对于一台激光跟踪仪对多个测量点进行测量的问题,提出了一种视觉引导激光跟踪测量方法。摄像机固定于激光跟踪仪顶部,随之旋转对测量范围内激光跟踪仪反射器进行定位,引导激光跟踪仪激光投射到反射器上。标定摄像机与激光跟踪仪相对姿态,用平面圆孔靶标。激光跟踪仪和摄像机同时测量圆孔靶标,将两个坐标系下对应三维点数组进行均值化处理,变为两个坐标系下对应的向量组,向量组之间的转换关系,即激光跟踪仪与摄像机之间的旋转矩阵。再根据两坐标系下对应的任一点的三维坐标,求解两坐标系的平移矢量。此标定算法把对两个坐标系之间的旋转矩阵的求解,通过Cayley变换,转换为对与转换矩阵相对应的三维向量的求解,求解过程简单稳定。实验结果表明,靶标摆放50次,测量误差小于1 mm。把校准结果应用到实际测量中,激光跟踪仪可快速准确地将激光束投射到反射球中。此方法操作简单,稳定性强,具有很高的实用价值。