应用最小解外参数的二维激光测距仪位姿标定

为完成二维激光测距仪的精密测量,需要准确标定其空间位姿,为此提出一种应用最小解外参数的二维激光测距仪位姿标定方法.运用最小二乘把激光测距仪内观测矢量、系数矩阵中包含误差的元素重新构成未知矢量,将最小解当作位姿标定初值,让数据转换成目标坐标信息;创建摄像机透视投影模型,引入透镜的径向畸变和切向畸变,利用标定板把激光束简化...     

基于强度信息的激光雷达和相机空间位姿标定方法

激光雷达和相机融合系统可感知环境的几何尺寸和颜色信息,在多个领域中得到了广泛应用。为了准确融合两种信息,提出了一种基于自然特征点的激光雷达和相机外部参数标定方法。首先,在激光雷达自校正的基础上,利用激光雷达数据的强度信息对点云以中心投影的方式生成灰度图。然后,通过尺度不变特征变换算法对投影生成的灰度图和相机图像进行特征点提取和匹配。最后,以同名特征点得到的信息建立标定数学模型,并进行数据优化,标定出三维激光雷达系统和相机系统的外部参数。实验结果表明,该方法计算的点云到图像像素点的重投影误差为2.3 pixel,验证了该位姿标定方法的有效性和准确性。     

激光雷达与相机融合标定技术研究进展

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。     

航空测绘相机几何标定方法

测绘相机几何标定在航空测绘中具有重要作用。具有测绘功能的相机在使用前必须经过标定。分析了测绘相机几何标定的基本原理和方法,然后对精密测角算法、改进精密测角算法、三维试验场标定法、张正友标定法、径向排列约束(Radial Alignment Constraint,RAC)标定法以及自标定方法进行了具体分析,并给出了各种标定方法的精度对比及评价分析,从而为处于不同环境条件下的航空测绘相机的几何标定提供参考。     

相机标定方法及进展研究综述

相机标定是摄影测量学和计算机视觉的重要基础之一。首先介绍了相机标定的应用及分类;然后,概述了标定理论基础,包括空间坐标系转换、几何成像模型、内外参数解算方法,并从传统和智能化两大方面对相机标定方法进行阐述,传统标定方面介绍了基于参照物、主动视觉及自标定方法,并对3种方法优缺点进行了详细对比分析,智能化标定方面介绍了误差反向传播、多层感知器及卷积神经网络在标定过程的应用;接着,总结了相机标定方法的常用评价指标;最后,进行了归纳总结,并给出了相机标定技术的发展方向,可为相机标定相关领域研究者提供参考。     

一种新的相机外参数标定方法

为了更精确地对飞机姿态进行交会测量,提出了一种新的外参数标定装置来获得相机参数。首先通过高精度全站仪获得标定杆上圆形标记点在世界基准坐标系下的坐标,然后通过摄像测量仪采集标定杆图像,对其进行高精度椭圆拟合得到标记点在像素坐标系下的坐标,在已知相机内参数的情况下求解世界基准坐标系到相机坐标系的旋转矩阵和平移向量。已知距离标记点验证实验结果表明:相邻点间平均距离误差为0.128 8mm,具有较好的易操作性和标定精度。     

针对机器人位姿测量立体标靶的单目视觉标定方法

工业机器人末端位姿测量对机器人装配和机器人标定等工作具有重要价值。针对机器人位姿测量中常用标靶受环境光干扰较大、机器人运动空间有限等缺点设计了一款亮度可调、响应迅速的六面体立体标靶,并提出一种基于单目视觉的立体标靶标定方法。通过初始图像对的选择,解决单目视觉中本质矩阵分解得到的平移向量不精确的问题,并采用光束平差法对初始图像场景进行优化;向场景中添加新图像并使用光束平差法对场景进行全局优化,提高特征点重建精度;以精度为5m的平面标定板上的特征点作为真实点,解决单目视觉重建场景缺乏尺度因子的问题。实验表明:特征点三维重建的平均误差小于0.035 mm,能够有效进行立体标靶的标定;使用该标靶计算的机器人位姿信息,将机器的位置精度提高了37%。     

高精度CCD拼接相机标定方法研究

介绍了大视场CCD(电荷耦合器件)拼接相机的组成和测量原理,分析了物像空间对应的坐标关系,指出了影响大视场光电测量设备精度的原因是相机内方位元素的准确性和光学畸变校正效果.提出了基于像面坐标系在大地坐标系下投影的高精度CCD拼接相机内方位元素的标定方法,该方法建立了CCD拼接相机模型和光学畸变校正模型,使用多元回归分析方法,标定了相机的内方位元素与畸变系数.大量试验结果验证了该标定方法的正确性,该方法对其他光电测量设备具有参考价值.     

一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法

在视觉惯性定位系统中,传感器位姿关系的标定对于实现精确空间定位至关重要,针对现有标定方法对多传感器系统缺乏集成性、标定精度受限等问题,提出了一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法。通过精密三轴转台提供角度基准,基于重力矢量不变性和匀速圆周运动下向心加速度数值的一致性求解惯性测量单元（IMU）与转台之间的外参,利用转台构建控制场为相机标定提供空间角度约束,联合优化求解无重叠视场多相机内外参。仿真和实验结果表明,该方法具有较高的标定精度和稳定性,在多相机IMU系统组合定位测试中,与经典标定方法 Kalibr相比,本文方法系统运动轨迹拟合轴线的角度偏差降低40.32%,距离偏差降低18.93%,可满足高精度视觉惯性定位系统的标定需求。     

脉冲激光测距机最大测程测试方法研究

最大测程是反映脉冲激光测距机性能优劣的主要参数之一。分析了现行激光测距机最大测程指标考核的方法,比较了各种考核方法的利弊。在此基础上提出了一种采用室外消光法与室内时序增益系数比检测相结合的方案进行激光测距机最大测程测试的新方法．并对两具测距机分别进行了室外消光比、室内时序增益系数比、最大测程的测试,对两者的结果进行了对比。最后针对本测试系统的组成进行了误差分析。结果证明,新的检测方法可以客观、真实、准确地测量1．06μm和1．54μm两种波段的脉冲激光测距机的最大测程,测试结果受天气条件和目标特性影响小,也不受脉冲激光测距机增益电路的影响,且测量精度高,重复性好,操作方便可靠。同时还可对激光测距机测程范围、测距精度、选通范围及选通精度、距离分辨率等主要性能参数进行模拟测试。     

光轴偏差对激光测距机测距能力的影响

根据脉冲激光测距机的测距方程,定量讨论了光轴偏差对测距机测距能力的影响,给出了几种典型激光测距机最大测程随光轴偏差大小的变化情况。理论上,得出了“不同型号”的测距机所允许的最大光轴偏差是不同”的结论。     

激光测距机光轴误差的自动测试与校正

利用CCD图像采集处理技术，对脉冲测距的光轴偏差自动检测和校正。不仅大大提高了工作效率，而且检测校正精度满足实际要求。     

半导体激光测距仪用双脉冲电路设计

针对采用单脉冲便携式激光测距机难以测量中远距离的缺点,设计出用于半导体激光测距仪的大电流双脉冲驱动电路,利用二值化高速数据采集方法实现了测距功能。应用该电路制作的便携式测距原型机,在无合作目标的情况下,整机系统测量距离达1750 m,命中率高达95%以上。经过测试表明,双脉冲测距电路具有功耗低、测量距离远、命中率高、测试方便等特点,具有实际使用价值。     

相位式激光测距的FFT与apFFT鉴相研究

为实现亚毫米精度相位式激光测距的鉴相,根据FFT与apFFT的鉴相原理,通过仿真考察两者在高斯白噪声和频率偏移影响下的鉴相性能,并考虑采样点数问题.仿真结果表明:在采样点数相同、频率偏移小的情况下,FFT比apFFT鉴相更准确.在测距速率10 KHz,信噪比35 dB,归一化频移量0.02,调制频率50 MHz时,FFT的测距标准误差为0.76 mm.因此使用FFT鉴相满足相位式激光测距的高速、高精度要求.     

无靶板消光比法检测激光测距能力的研究

测距能力是激光测距机最重要的技术指标。提出了一种新型的激光测距机测距能力的检测方法——无靶板消光比法,它采用消光比技术将激光发射能力和激光接收能力分开进行直接测量。具有无需野外靶板、不受环境限制、检测结果准确快速、易于实现和对维修有指导意义等特点。并对所研制的激光测距机测距能力检测仪进行了描述。     

基于CPLD的多目标脉冲激光测距系统的设计与实现

研制了基于CPLD的多目标脉冲激光测距系统,传统的测距方法,每个激光脉冲只能测量单一的目标,而多目标测距系统可以对测距范围和测量方向上出现的多个目标同时进行测量,系统采用先进的复杂可编程逻辑器件CPLD实现,较好地实现了集群式多目标捕获的关键技术,提高了激光测距系统的实用性、灵活性。     

基于TMS320F2812的测距机电路系统的设计与实现

在传统的激光测距机中,激光发射部分的电源、温控、束散角控制,接收部分的控制、计数、接口等功能,分别采用独立的电路来完成,这使得测距机电路系统和接口关系复杂,也不利于设备的小型化设计。本方案使用TMS320F2812单芯片来实现激光测距机的电子学系统。利用该芯片运行速度快、处理能力强的特性完成测距、温控、控制等功能,并加入各种算法进行数据处理,可有效扩展和提高激光测距机的功能和性能。     

双栅场效应管混频器在相位法激光测距中的应用

相位法激光测距机采用混频移相测相的方法来测量本地发射信号与接收的回波信号之间的相位差,通过相位差计算测量距离.由这个原理可知,当对测量精度要求较高时,对高频下的混频器的两路输入信号隔离度的要求也提高了.采用双栅场效应管作为相位法激光测距机的混频器,能达到很好的混频效果,可有效地克服由于混频器隔离度不够高造成的混频干扰,为高精度的距离测量提供了必要条件.试验验证了电压隔离度在27 dB（500倍）以上,适合做高精度相位法测距机的混频器.     

激光测距中数字鉴相器的设计

相位法激光测距广泛应用于距离测量,尤其是短距离测量领域,测距系统的测量精度和速度主要取决于鉴相器的设计,为提高鉴相器的测量精度和速度,本文给出了一种新型数字鉴相器。通过加入反馈电路控制信号调制器,只需一组鉴相器即可实现激光发射信号与接收信号相位差的测量。调整CIC滤波器的参数,最大限度地提高滤波器输出信号的信噪比。对CORDIC算法进行优化,不仅扩展了测量范围,而且提高了测量精度和速度。本文使用Matlab对该数字鉴相器进行了性能评估,并在FPGA上实现了该数字鉴相器,与传统的数字鉴相器相比,测量精度和速度都有较大的提高,同时也降低了设计成本。