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实验报告:摄像机标定

实验报告:摄像机标定
实验报告:摄像机标定

北京联合大学

实验报告

摄像机标定

班级:14级软件工程学号:140803502

姓名:郑永荣

2015年 6 月 28 日

1 实验任务

(原始任务)使用个人摄像机拍摄一组标定图片,完成对拍摄设备进行标定的任务。

为了更加便捷方便,开发一个程序实现自动开启摄像机,并且自动拍摄标定图片以及完成摄像机标定,得到摄像机的内外参数,均需XML文件保存。

2 实验原理

2.1 摄像机内外参数定义(或说明)

摄像机内参数:主点(图像帧存的中心点)、实际焦距、镜头畸变(径向镜头畸变和切向镜头畸变)以及系统计算误差参数等。

摄像机外参数:将给出摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向,即摄像机相对于外部世界坐标的方位。如旋转参数和平移参数。

2.2 摄像机标定原理

2.2.1 摄像机光学成像过程的四个步骤:

2.2.2坐标系

2.2.2.1 世界坐标系--摄像机坐标系

世界坐标系

摄像机坐标系

世界坐标系与摄像机坐标系的转换关系为:

R和T分别为从世界坐标到摄像机坐标系的旋转变换系数和平移变换

系数,反映的是摄像机坐标系与世界坐标系之间的位置关系,因此称为外参数。

摄像机将三维空间点P 经过摄像机中心C 投影到像平面上为点p ,其中点p 为摄像机中心O C 和三维空间点P 的连线与图像平面的交点。

其中,),,(C C C Z Y X 是点P 在摄像机坐标系中的三维坐标, ),(u u y x 是针孔摄像机模型下p 点的物理图像坐标,单位为mm 。

2.2.2.2 物理坐标系--像素坐标系

令p 为归一化的理想物理坐标,相当于摄像机的焦距f 为1。

像素坐标系

图像物理坐标与像素坐标之间的关系如下:

其中Sx,Sy为x、y轴的畸变因子,则图像点的像素坐标m与规一化图像坐标p之间的关系以齐次坐标表示为:(其中S为畸变因子)

2.2.3 摄像机内参数求解

最终得到世界坐标与像素坐标之间的关系如下所示。

在后续的设计当中考虑的是线性摄像机成像,故将畸变因子S去除。

2.3 机器视觉标定板说明

对摄像机进行内外参数标定需要使用到标定板,那么摄像机标定板都有哪些,各有什么特点?这需要根据实际情况去选择。

标定板(Calibration Target)在机器视觉、图像测量、摄影测量、三维重建等应用中,为校正镜头畸变;确定物理尺寸和像素间的换算关系;以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系,需要建立相机成像的几何模型。

通过相机拍摄带有固定间距图案阵列平板、经过标定算法的计算,可以得出相机的几何模型,从而得到高精度的测量和重建结果。而带有固定间距图案阵列的平板就是标定板。

目前经常使用的标定板有两种,分别是实心圆阵列图案和国际象棋盘图案,如下图所示。

这两种标定板的原理是不一样的,实心圆阵列标定板是基于圆识别,计算标定板中的每个圆心坐标,而棋盘格标定板是基于角点识别,计算黑白格子的角点坐标。

在实际使用的时候一般都需要我们自己制作,比较简易的是用纸张打印棋盘格,一般3X3就够用了,大小需要根据标定的摄像机的视野范围而定。

3 实验步骤与结果

3.1 实验步骤

3.1.1 运行程序,输如标定板的规格

3.1.2 自动开启摄像机,拍摄图像

3.1.3 各种角度拍摄标定板图像

3.1.4 计算摄像机的内外参数

3.1.5 标定完成,保存内外参数

3.2 实验结果

3.2.1 外参数

3.2.1 内参数

4结论

本实验完成了摄像机的标定过程,并且得到了摄像机的内外参数,在整个过程中,得到以下结论:

4.1 关于标定板的设计

一般采用棋盘格标定板比较合适,因为制作方便,同时可以使用角点的检测方法自动识别标定板上角点;标定板中的方格数不要太多,但也不能太少,格子数太多了则会影响角点的检测效率(时间和准确性)从而增加标定的耗时,格子数太少则会影响标定的质量,一般来说3X3、3X5、5X5都比较合适。

4.2 关于标定图像的数量

标定图像的数量不能太多也不能太少,多了会使标定过程时间长,而太少会影响摄像机的标定精度甚至无法标定。一般选择25张左右比较合适。本实验采用的是30张。

参考文献

[1]于仕琪译,学习OpenCV[M],清华大学出版社,2009年10月

[2]https://www.sodocs.net/doc/db4942636.html,/forum.php(OpenCV中文网站)

[3]https://www.sodocs.net/doc/db4942636.html,/

摄像机使用操作答案.

摄像机使用操作答案 一、填空: 1.(电力(磁带 2.(寻像器或监视器(逐步增大光圈3(低照度. 4.(不同的时间、(不同的角度(黑白平衡的调整。 5.(清晰的图像(适时聚焦调整。 二、名词解释 1.增大增益(Gain:在增益增大的同时噪声也加大,一般来说拍摄时增益设置在OdB处,只有在灯光不足的情况下,才考虑加大增益,一般也只用到6dB或9dB档。 2.加电子快门(Shutter:电子快门的作用是:在拍摄快速运动物体时可以提升动态 分解力。一般需要在强光下才能使用电子快门。总之,电子快门的特点是可将强光下运动画面拍摄得清晰;在曝光正确条件下,可起到加大光圈的作用;在拍计算机屏幕时可以消除黑白滚条等。 3.咼亮背景调节:通过咼亮背景调节,用电子方式衰减咼亮信号的过亮部分的量以增加可分辨的灰度层次,则过亮部分就可被限幅(过曝光所致。 4.黑白平衡调整的次序:白平衡一一黑平衡一一白平衡。自动白、黑平衡的数据可以记忆,在拍摄条件不变、两次拍摄间隔不长的情况下,可以不再调整白、黑平衡。 三、简述题: 1.简述调整光圈正确曝光

光圈的正确调整对整个图像的亮度、对比度、视频电平的幅度等指标影响很大所以在每个镜头的拍摄前都应注意。在拍摄前首先要调整监视器显示标准,再确定摄像机的最佳光圈指数。调整光圈时应边从寻像器或监视器中监看图像,边逐步增大光圈,直到图像中最明亮的部分呈现出层次”时为合适好。实拍时,可以利用寻像器,先调彩条的黑白对比度,通过经验加以判断加上颜色。同时也可以通过斑纹提示(ZEBRA来调整光圈的大小,即如果在寻像器中中可看到图像中亮的部分会呈现出斑纹(0.6V左右,则可根据斑纹出现的条件来决定光圈的大小。光圈调节的操作方法可分为手动、自动和即时自动。自动光圈使用起来非常方便,无论什么样的场景,自 动光圈都能保持合适的进光量,得到规定的输出信号强度。拍摄运动镜头时,变化的景物会使图像亮度发生变化,即时自动光圈的使用就可以省掉不少调整的麻烦。但由于自动光圈是根据图像的平均亮度来确定光圈值,所以也会存在问题,例如我们希望通过画面的亮暗来表现白天与傍晚的特定情景,自动光圈却得到的是同样的输出电平。所以在光圈的调整时,建议先使用自动光圈测出光圈值,然后再换手动的, 改变半档或一档光圈使用。 2.简述聚焦调整. 聚焦的调整包括前聚焦和后聚焦的调整。 为了使摄像机镜头在变焦过程中,无论是长焦还是短焦状态都能得到清晰的图 像,需要对镜头的焦点进行适时聚焦调整。由于前后聚焦的调整会互相影响,所以一旦进行前后聚焦的调整时,应对前、后聚焦反复调整2— 3次,以确保推镜头到最长焦距时图像被调清晰后,拉镜头到人和位置的全远景时所摄图像仍然是清晰的。 四、论述题: 论述摄像机操作要领。 为了利用摄像机拍出更好的画面,摄像人员必须掌握最基本的操作要领,有如下

基于OpenCV的CCD摄像机标定方法_雷铭哲_孙少杰_陈晋良_陶磊_魏坤

MethodofCCDCameraCalibrationBasedOnOpenCV LEIMing-zhe1,SUNShao-jie2,CHENJin-liang1,TAOLei1,WEIKun1 (1.North Automation Control Technology Institute ,Taiyuan 030006,China ; 2.Navy Submarine Academy ,Qingdao 266042,China )Abstract: Computervisionhasbeenwidelyusedinindustry,agriculture,military,transportationareaandsoon.Cameracalibrationisveryimportantandalsothekeyresearchfieldofvisionsystem.ThispapermainlyresearchesonthemethodofCCDcameracalibration,thepin-holemodelhasbeenintroducedandappliedinprocessofcalibration.Specially,inordertoimprovetheaccuracy,bothradialandtangentiallensdistortionhavebeentakenintoaccountduringtheimplementofcalibrationbasedonOpenCV.Thiskindofarithmetichaspracticalvalueontheapplicationdesignofimageprocessingandcomputervision,andexperimentresultsshowgoodprecision,whichcanmeettheapplicationneedofvisualinspectionorothervisionsystemswell. Keywords: pin-holemodel,cameracalibration,lensdistortion,OpenCV摘要: 计算机视觉在工业,农业,军事,交通等领域都有着广泛应用。摄像机标定是视觉系统的重要环节,也是研究的关键领域。以摄像机标定技术为研究对象,选取针孔成像模型,简述了世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系及其相互间的位置关系,对标定过程进行了深入研究。特别地,为提高标定精度,充分考虑了透镜径向和切向畸变影响及其求解方法,制作了棋盘格平面标定模板,基于开放计算机视觉函数库(OpenCV)实现了摄像机标定。该标定算法能够充分发挥OpenCV函数库功能,对于图像处理与计算机视觉方面的应用设计具有实用价值。实验结果表明该方法取得了较高精度,能够满足视觉检测或其他计算机视觉系统的应用需要。 关键词:针孔模型,摄像机标定,透镜畸变,OpenCV中图分类号:S219 文献标识码:A 基于OpenCV的CCD摄像机标定方法 雷铭哲1,孙少杰2,陈晋良1,陶 磊1,魏坤1 (1.北方自动控制技术研究所,太原030006;2.海军潜艇学院,山东青岛266042 )文章编号:1002-0640(2014) 增刊-0049-03Vol.39,Supplement Jul,2014 火力与指挥控制 FireControl&CommandControl第39卷增刊 引言 摄像机标定是计算机视觉系统的前提和基础,其目的是 确定摄像机内部的几何和光学特性(内部参数)以及摄像机 在三维世界中的坐标关系(外部系数) [1] 。考虑到摄像机标定在理论和实践应用中的重要价值,学术界近年来进行了广泛的研究。 摄像机标定方法可以分为线性标定和非线性标定,前者简单快速,精度低,不考虑镜头畸变;后者由于引入畸变参数而使精度提高,但计算繁琐,速度慢,对初值选择和噪声敏感。本文将两者结合起来,采用由粗到精策略,以实现精确标定。 1摄像机模型 本文选取摄像机模型中常用的针孔模型[2-3],分别建立三维世界坐标系(O w X w Y w Z w ),摄像机坐标系(O c X c Y c Z c )及图像平面坐标系(O 1xy ) 如下页图1所示。其中摄像机坐标系原点O c 为摄像机光心,Z c 轴与光轴重合且与图像平面垂直,O c O 1为摄像机焦距f 。图像坐标系原点O 1为光轴与图像平面的交点,x ,y 轴分别平行于摄像机坐标系X c 、Y c 轴。设世界坐标系中物点P 的三维坐标为(X w ,Y w ,Z w ),它在理想的针孔成像模型下图像坐标为P (X u ,Y u ),但由于透镜畸变引起偏离[4-5],其实际图像坐标为P (X d ,Y d )。图像收稿日期:2013-09-20修回日期:2013-11-10 作者简介:雷铭哲(1977-),男,湖北咸宁人,硕士。研究方向:故障诊断系统。 49··

机器视觉测量技术

机器视觉测量技术 杨永跃 合肥工业大学 2007.3

目录第一章绪论 1.1 概述 1.2 机器视觉的研究内容 1.3 机器视觉的应用 1.4 人类视觉简介 1.5 颜色和知觉 1.6 光度学 1.7 视觉的空间知觉 1.8 几何基础 第二章图像的采集和量化 2.1 采集装置的性能指标 2.2 电荷藕合摄像器件 2.3 CCD相机类 2.4 彩色数码相机 2.5 常用的图像文件格式 2.6 照明系统设计 第三章光学图样的测量 3.1 全息技术 3.2 散斑测量技术 3.3 莫尔条纹测量技术 3.4 微图像测量技术 第四章标定方法的研究 4.1 干涉条纹图数学形成与特征 4.2 图像预处理方法 4.3 条纹倍增法 4.4 条纹图的旋滤波算法 第五章立体视觉 5.1 立体成像

5.2 基本约束 5.3 边缘匹配 5.4 匹域相关性 5.5 从x恢复形状的方法 5.6 测距成像 第六章标定 6.1 传统标定 6.2 Tsais万能摄像机标定法 6.3 Weng’s标定法 6.4 几何映射变换 6.5 重采样算法 第七章目标图像亚像素定位技术 第八章图像测量软件 (多媒体介绍) 第九章典型测量系统设计分析9.1 光源设计 9.2 图像传感器设计 9.3 图像处理分析 9.4 图像识别分析 附:教学实验 1、视觉坐标测量标定实验 2、视觉坐标测量的标定方法。 3、视觉坐标测量应用实验 4、典型零件测量方法等。

第一章绪论 1.1 概述 人类在征服自然、改造自然和推动社会进步的过程中,面临着自身能力、能量的局限性,因而发明和创造了许多机器来辅助或代替人类完成任务。智能机器或智能机器人是这种机器最理想的模式。 智能机器能模拟人类的功能、能感知外部世界,有效解决问题。 人类感知外部世界:视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉 眼耳鼻舌身 所以对于智能机器,赋予人类视觉功能极其重要。 机器视觉:用计算机来模拟生物(外显或宏观)视觉功能的科学和技术。 机器视觉目标:用图像创建或恢复现实世界模型,然后认知现实世界。 1.2 机器视觉的研究内容 1 输入设备成像设备:摄像机、红外线、激光、超声波、X射线、CCD、数字扫描仪、 超声成像、CT等 数字化设备 2 低层视觉(预处理):对输入的原始图像进行处理(滤波、增强、边缘检测),提取角 点、边缘、线条色彩等特征。 3 中层视觉:恢复场景的深度、表面法线,通过立体视觉、运动估计、明暗特征、纹理 分析。系统标定 4 高层视觉:在以物体为中心的坐标系中,恢复物体的完整三维图,识别三维物体,并 确定物体的位置和方向。 5 体系结构:根据系统模型(非具体的事例)来研究系统的结构。(某时期的建筑风格— 据此风格设计的具体建筑) 1.3 机器视觉的应用 工业检测—文件处理,毫微米技术—多媒体数据库。 许多人类视觉无法感知的场合,精确定量感知,危险场景,不可见物感知等机器视觉更显其优越十足。 1 零件识别与定位

三维重建综述

三维重建综述 三维重建方法大致分为两个部分1、基于结构光的(如杨宇师兄做的)2、基于图片的。这里主要对基于图片的三维重建的发展做一下总结。 基于图片的三维重建方法: 基于图片的三维重建方法又分为双目立体视觉;单目立体视觉。 A双目立体视觉: 这种方法使用两台摄像机从两个(通常是左右平行对齐的,也可以是上下竖直对齐的)视点观测同一物体,获取在物体不同视角下的感知图像,通过三角测量的方法将匹配点的视差信息转换为深度,一般的双目视觉方法都是利用对极几何将问题变换到欧式几何条件下,然后再使用三角测量的方法估计深度信息这种方法可以大致分为图像获取、摄像机标定、特征提取与匹配、摄像机校正、立体匹配和三维建模六个步骤。王涛的毕业论文就是做的这方面的工作。双目立体视觉法的优点是方法成熟,能够稳定地获得较好的重建效果,实际应用情况优于其他基于视觉的三维重建方法,也逐渐出现在一部分商业化产品上;不足的是运算量仍然偏大,而且在基线距离较大的情况下重建效果明显降低。 代表文章:AKIMOIO T Automatic creation of3D facial models1993 CHEN C L Visual binocular vison systems to solid model reconstruction 2007 B基于单目视觉的三维重建方法: 单目视觉方法是指使用一台摄像机进行三维重建的方法所使用的图像可以是单视点的单幅或多幅图像,也可以是多视点的多幅图像前者主要通过图像的二维特征推导出深度信息,这些二维特征包括明暗度、纹理、焦点、轮廓等,因此也被统称为恢复形状法(shape from X) 1、明暗度(shape from shading SFS) 通过分析图像中的明暗度信息,运用反射光照模型,恢复出物体表面法向量信息进行三维重建。SFS方法还要基于三个假设a、反射模型为朗伯特模型,即从各个角度观察,同一点的明暗度都相同的;b、光源为无限远处点光源;c、成像关系为正交投影。 提出:Horn shape from shading:a method for obtaining the shape of a smooth opaque object from one view1970(该篇文章被引用了376次) 发展:Vogel2008年提出了非朗伯特的SFS模型。 优势:可以从单幅图片中恢复出较精确的三维模型。 缺点:重建单纯依赖数学运算,由于对光照条件要求比较苛刻,需要精确知道光源的位置及方向等信息,使得明暗度法很难应用在室外场景等光线情况复杂的三维重建上。 2、光度立体视觉(photometric stereo) 该方法通过多个不共线的光源获得物体的多幅图像,再将不同图像的亮度方程联立,求解出物体表面法向量的方向,最终实现物体形状的恢复。 提出:Woodham对SFS进行改进(1980年):photometric method for determining surface orientation from multiple images(该文章被引用了891次) 发展:Noakes:非线性与噪声减除2003年; Horocitz:梯度场合控制点2004年; Tang:可信度传递与马尔科夫随机场2005年; Basri:光源条件未知情况下的三维重建2007年; Sun:非朗伯特2007年; Hernandez:彩色光线进行重建方法2007年;

摄像机使用操作答案.

摄像机使用操作答案 一、填空: 1.(电力(磁带 2.(寻像器或监视器(逐步增大光圈 3(低照度. 4.(不同的时间、(不同的角度(黑白平衡的调整。 5.(清晰的图像(适时聚焦调整。 二、名词解释 1.增大增益(Gain: 在增益增大的同时噪声也加大,一般来说拍摄时增益设置在0dB处,只有在灯光不足的情况下,才考虑加大增益,一般也只用到6dB或9dB档。 2. 加电子快门(Shutter:电子快门的作用是:在拍摄快速运动物体时可以提升动态分解力。一般需要在强光下才能使用电子快门。总之,电子快门的特点是可将强光下运动画面拍摄得清晰;在曝光正确条件下,可起到加大光圈的作用;在拍计算机屏幕时可以消除黑白滚条等。 3.高亮背景调节:通过高亮背景调节,用电子方式衰减高亮信号的过亮部分的量,以增加可分辨的灰度层次,则过亮部分就可被限幅(过曝光所致。 4. 黑白平衡调整的次序:白平衡——黑平衡——白平衡。自动白、黑平衡的数据可以记忆,在拍摄条件不变、两次拍摄间隔不长的情况下,可以不再调整白、黑平衡。 三、简述题: 1.简述调整光圈正确曝光 .

光圈的正确调整对整个图像的亮度、对比度、视频电平的幅度等指标影响很大,所以在每个镜头的拍摄前都应注意。在拍摄前首先要调整监视器显示标准,再确定摄像机的最佳光圈指数。调整光圈时应边从寻像器或监视器中监看图像,边逐步增大光圈,直到图像中最明亮的部分呈现出“层次”时为合适好。实拍时,可以利用寻像器,先调彩条的黑白对比度,通过经验加以判断加上颜色。同时也可以通过斑纹提示(ZEBRA来调整光圈的大小,即如果在寻像器中中可看到图像中亮的部分会呈现出 斑纹(0.6V左右,则可根据斑纹出现的条件来决定光圈的大小。光圈调节的操作方法可分为手动、自动和即时自动。自动光圈使用起来非常方便,无论什么样的场景,自动光圈都能保持合适的进光量,得到规定的输出信号强度。拍摄运动镜头时,变化的景物会使图像亮度发生变化,即时自动光圈的使用就可以省掉不少调整的麻烦。但由于自动光圈是根据图像的平均亮度来确定光圈值,所以也会存在问题,例如我们希望通过画面的亮暗来表现白天与傍晚的特定情景,自动光圈却得到的是同样的输出电平。所以在光圈的调整时,建议先使用自动光圈测出光圈值,然后再换手动的, 改变半档或一档光圈使用。 2. 简述聚焦调整 . 聚焦的调整包括前聚焦和后聚焦的调整。 为了使摄像机镜头在变焦过程中,无论是长焦还是短焦状态都能得到清晰的图像,需要对镜头的焦点进行适时聚焦调整。由于前后聚焦的调整会互相影响,所以一旦进行前后聚焦的调整时,应对前、后聚焦反复调整2—3次,以确保推镜头到最长焦距时图像被调清晰后,拉镜头到人和位置的全远景时所摄图像仍然是清晰的。 四、论述题: 论述摄像机操作要领。 为了利用摄像机拍出更好的画面,摄像人员必须掌握最基本的操作要领,有如下几条:

摄像机标定方法综述

摄像机标定方法综述 摘要:首先根据不同的分类方法对对摄像机标定方法进行分类,并对传统摄像机标定方法、摄像机自标定方法等各种方法进行了优缺点对比,最后就如何提高摄像机标定精度提出几种可行性方法。 关键字:摄像机标定,传统标定法,自标定法,主动视觉 引言 计算机视觉的研究目标是使计算机能通过二维图像认知三维环境,并从中获取需要的信息用于重建和识别物体。摄像机便是3D 空间和2D 图像之间的一种映射,其中两空间之间的相互关系是由摄像机的几何模型决定的,即通常所称的摄像机参数,是表征摄像机映射的具体性质的矩阵。求解这些参数的过程被称为摄像机标定[1]。近20 多年,摄像机标定已成为计算机视觉领域的研究热点之一,目前已广泛应用于三维测量、三维物体重建、机器导航、视觉监控、物体识别、工业检测、生物医学等诸多领域。 从定义上看,摄像机标定实质上是确定摄像机内外参数的一个过程,其中内部参数的标定是指确定摄像机固有的、与位置参数无关的内部几何与光学参数,包括图像中心坐标、焦距、比例因子和镜头畸变等;而外部参数的标定是指确定摄像机坐标系相对于某一世界坐标系的三维位置和方向关系,可用3 ×3 的旋转矩阵R 和一个平移向量t 来表示。 摄像机标定起源于早前摄影测量中的镜头校正,对镜头校正的研究在十九世纪就已出现,二战后镜头校正成为研究的热点问题,一是因为二战中使用大量飞机,在作战考察中要进行大量的地图测绘和航空摄影,二是为满足三维测量需要立体测绘仪器开始出现,为了保证测量结果的精度足够高,就必须首先对校正相机镜头。在这期间,一些镜头像差的表达式陆续提出并被普遍认同和采用,建立起了较多的镜头像差模型,D.C.Brown等对此作出了较大贡献,包括推导了近焦距情况下给定位置处径向畸变的表达式及证明了近焦距情况下测得镜头两个位置处的径向畸变情况就可求得任意位置的径向畸变等[2]。这些径向与切向像差表达式正是后来各种摄像机标定非线性模型的基础。随着CCD器件的发展,现有的数码摄像机逐渐代替原有的照相机,同时随着像素等数字化概念的出现,在实际应用中,在参数表达式上采用这样的相对量单位会显得更加方便,摄像机标定一词也就代替了最初的镜头校正。

摄影摄像基础练习答案精编版

摄影摄像基础练习答案

摄影摄像基础练习答案 1.2 例题解答 【例 1.1】(单选题)照片可以保存____拍摄的影像。 ①传统摄影②数码摄影③只能是前者④前2项均可 解答:不管是传统摄影拍摄的底片,还是数码摄影拍摄的图像文件,都可以冲洗成照片进行保存。所以,①和②是正确的,③是错误的。但④叙述的更全面。故选择④。 答案:④ 【例 1.2】(单选题)关于照相机拍摄的影像,正确的叙述是____。 ①数码照相机拍摄动作结束,在液晶显示器上就可以显示拍照的图像 ②传统照相机拍摄动作结束,即可在胶卷上看到拍照的图像 ③数码照相机拍摄动作结束,在电子取景器上就可以显示拍照的图像 ④以上都对 解答:数码照相机拍摄动作结束,只能在液晶显示器上显示拍照的图像,①是对的。传统照相机拍摄动作结束,即可在胶卷上产生潜影,看不到,也不允许看,因为一看就会使整个胶卷曝光作废,②是错误的。在电子取景器上只能进行取景,不能显示拍照的图像,③是错误的。④的

叙述错误。故选择① 答案:① 【例1.3】(填空题)在DV带数码摄像机中,DV带存储的是______信号,它需要通过______卡进行转换,将视频信息输入。 解答:传统摄像机和数码摄像机都使用磁带。但传统摄像机使用的磁带存储的是模拟信号,它只能用带AV输入端子的电视卡或者电视盒将摄像传输到计算机中。而数码摄像机使用的磁带存储的是数字信号,不是模拟信号。它可以通过IEEE 1394卡传输到计算机中。故第1空填:数字,第2空填:1394。 数字信号的特点 【例 1.4】(填空题)不需要进行后期视频采集所使用的存储介质是______、______、______。 解答:使用DV带拍摄的影片需要用“会声会影”软件的影像捕获功能,将视频信息进行捕获,进而存储为视频文件。而DVD光盘、闪存卡和微型硬盘存储的视频信息是以文件形式存放的,也就是直接存储为视频文件。它像计算机中的各种视频文件一样直接进行各种操作。故3个空分别填写为:DVD光盘、闪存卡、微型硬盘。 答案:DVD光盘、闪存卡、微型硬盘 【例2.1】(单选题)DC、DV的白平衡功能是____。

基于双摄像机的集装箱水平位置校正方案

基于双摄像机的集装箱水平位置校正方案 1总述 本方案主要通过双摄像机图像对比解决集装箱与车箱相对位置的校对问题,方案中摄像机与集装箱的中心位置相对固定,实际变化的是车箱位置。 2数据采集方案 集装箱装车时需要确定的主要是水平方向的位置,因此理想状态是从垂直方向拍摄整个场景的水平图,然而实际情况并不允许这样做。一方面得到整个水平图需要无限高的摄像机位置或与场景相同大的摄像头孔径,这两个条件显然都无法达到。另一方面,集装箱与车箱的尺寸很接近,从垂直方向看车箱很可能被完全遮挡。因此,只能采用侧上斜拍的方式,根据吊装环境的实际情况,可供选择的拍摄点有吊车室和司机室上的三个位置,既图1中的P1、P2、P3。其中P2,P3所拍摄到的图像中会包含司机室,为减少后续处理的复杂度,本文的研究主要采用P2、P3作为拍摄点. 图1摄像机的位置 3系统射影模型 由于车箱与集装箱相对摄像机的距离不相同,图像中直接观察到的位置关系并不等价于它们实际的位置关系。成像过程实际上是从三维到二维的映射过程,为从图像中获得实际事物的位置关系,必须恢复这种映射。从二维图像恢复到三维的映射是个困难的问题,通常还是病态的(ill-posed)问题,但集装箱的定位问题有一些有利条件使问题简化。首先,集装箱与车箱的方向通常都是平行或接近平行的,因此在计算它们位置关系时通常只需要考虑它们在某一个截面上的位置关系,也就是说我们只需要考虑将一个面映射到一条线的关系。其次,摄像机的高度是固定的,车箱高度也固定,因此可以事先确定摄像机到车箱的竖直高度H1。同时,我们还可以得到吊具的宽度,从而可以从图像中的吊具宽度推算集装箱的宽度和位置等信息。根据各种已知条件,我们可以抽象出如图2所示的门吊系统成像模型,其中F为摄像机的焦距。

机器视觉中的摄像机定标方法综述

机器视觉中的摄像机定标方法综述 吴文琪,孙增圻 (清华大学计算机系智能技术与系统国家重点实验室,北京100084) 摘要:回顾了机器视觉中的各种摄像机定标方法,对各种方法进行介绍、分析,并提出了定标方法的发展方向的新思路。 关键词:机器视觉;摄像机定标;三维重建;镜头畸变 中国法分类号:TP387文献标识码:A文章编号:1001-3695(2004)02-0004-03 Overvie w of Camera Calibration Methods for Machine Vision WU Wen-qi,SUN Zeng-qi (State Key L aborato ry o f Intellige nt Tec hnology&Syste ms,Dept.o f Co mpute r Science&Technology,Tsinghua Universit y,Bei jing100084,China) Abstract:In this paper,themethods for camera calibration are reviewed,anal yzed and compared.Furthermore,the develop ment of the camera calibration is discussed. Key w ords:Machine Vision;Camera Calibration;3D Reconstruction;Lens Distortion 1引言 在机器视觉的应用中,如基于地图生成的视觉、移动机器人的自定位、视觉伺服等的应用中,从二维图像信息推知三维世界物体的位姿信息是很重要的。目前已经出现了一些自定标和免定标的方法,这些方法在比较灵活的同时,尚不成熟[1],难以获得可靠的结果。通过摄像机的定标重建目标物三维世界目标物体仍然是重要的方法。 摄像机定标在机器视觉中决定: (1)内部参数给出摄像机的光学和几何学特性% %%焦距,比例因子和镜头畸变。 (2)外部参数给出摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向,如旋转和平移。 在机器人的视觉应用中,目标物位姿信息获取通常有一定的精度要求,机器人视觉系统的性能很大程度上依赖于定标精度。 随着计算机性能的快速提高,低价位CCD摄像机的大量使用,计算机定标方法也得到了不断的改进。 2摄像机模型 摄像机的投影几何模型可以看作这样一个过程,把三维世界透视投影到一个球面(视球),然后把球面上影像投射到一个平面P,理想情况下,平面P关于光轴中心对称。从图像中心点出发到投射平面点的距离r(A)与光轴夹角A的关系有五种模型,每种都有其自己有用的特性[2]。 其成像简图如图1所示。 图1成像简图 2.1透视模型 透视模型公式为 r(A)=k tan A 理想状况下可以等价为小孔成像。许多最近的算法和判断不同算法的优劣的依据都是基于这个假设。但是,透视投影只是表示了视球的前半部。要是不在光轴的附近,物体的形状和密度都会发生畸变。这种模型符合人的视觉感受,理想情况下,直线投影仍为直线。透视模型在定标方法中被广泛采用,在视角不大的镜头情况下比较符合实际情况。 在视角比较大时,透视模型通过对镜头畸变进行校正来修正模型。根据镜头光学成像原理,畸变的模型为D x (x,y)=k1x(x2+y2)+(p1(3x2+y2)+2p2xy)+s1(x2+y2) D y (x,y)=k2x(x2+y2)+(p2(3x2+y2)+2p1xy)+s2(x2+y2) 式中,D x,D y是非线性畸变值,D x,D y的第一项称为径向畸 # 4 #计算机应用研究2004年 收稿日期:2002-11-18;修返日期:2003-03-22

视频监控业务知识普查试题(卷)(附答案解析)

一、选择题。(单选,共60题,每题1分) 1、视频监控中用于表征画面流畅度的指标是( B ) A、场频 B、帧率 C、码率 D、时延 2、以下不属于码流类型的是( C ) A、视频流 B、音频流 C、编码流 D、复合流 3、PAL制式的场频与扫描线是( B ) A、60Hz,625行 B、50Hz,625行 C、60Hz,525行 D、50Hz,525行 4、在PAL制式下,D1与CIF图像格式的有效像素为( B ) A、720×480,352×240 B、720×576,352×288 C、704×576,352×288 D、704×480,352×240 5、在不考虑磁盘格式化损耗情况下,保存30天2Mbps的D1格式

录像需要的磁盘空间是( C )MByte A、640000 B、644000 C、648000 D、652000 6、视频压缩编码的原理是( B ) A、将视频数据中色度分量信号去掉,节省编码空间 B、利用视频数据中存在的相关性,去掉冗余信息 C、将画面的分辨率降低,减少参与编码的像素数 D、对画面进行抽样,减少需要编码的帧数 7、以下哪个图像格式属于高清( C ) A、CIF B、4CIF C、UXGA D、SQIF 8、编码压缩比更高,图像质量更好,容错能力更强,网络适应性 更强,被普遍认为是目前最有影响力的行业标准是( C ) A、M-JPEG B、MPEG-4 C、H.264 D、AVS

9、以下关于H.264标准的说法中,不正确的是( C ) A、H.264比MPEG4能提高50%压缩率 B、H.264有更强的容错能力 C、H.264采用了浮点变换,所以能压缩得更多 D、H.264采用了多参考帧、帧内预测等压缩技术 10、人们常说的1080p是指( B ) A、分辨率1920×1080,隔行扫描 B、分辨率1920×1080,逐行扫描 C、分辨率1280×1080,隔行扫描 D、分辨率1280×1080,逐行扫描 11、在对图像分辨率与压缩码率进行匹配时,以下哪种不合理 ( A ) A、CIF,1Mbps B、D1,2Mbps C、720p,4Mbps D、1080p,8Mbps 12、以下说法哪个是错误的( C ) A、与CCD摄像机相比,CMOS摄像机功耗更低; B、与CCD摄像机相比,CMOS摄像机成像速度更快; C、与CCD摄像机相比,CMOS摄像机的灵敏度更高; D、与CCD摄像机相比,CMOS摄像机更具成本优势; 13、HDMI的传输距离为( B )

基于OpenCV的摄像机标定的应用研究

38562009,30(16)计算机工程与设计Computer Engineering and Design 0引言 机器视觉的基本任务之一是从摄像机获取的图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息,并由此重建和识别物体,而空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系是由摄像机成像的几何模型决定的,这些几何模型参数就是摄像机参数。在大多数条件下,这些参数必须通过实验与计算才能得到,这个过程称为摄像机标定(或定标)。标定过程就是确定摄像机的几何和光学参数,摄像机相对于世界坐标系的方位。标定精度的大小,直接影响着机器视觉的精度。迄今为止,对于摄像机标定问题已提出了很多方法,摄像机标定的理论问题已得到较好的解决[1-5]。对摄像机标定的研究来说,当前的研究工作应该集中在如何针对具体的实际应用问题,采用特定的简便、实用、快速、准确的标定方法。 OpenCV是Intel公司资助的开源计算机视觉(open source computer vision)库,由一系列C函数和少量C++类构成,可实现图像处理和计算机视觉方面的很多通用算法。OpenCV有以下特点: (1)开放C源码; (2)基于Intel处理器指令集开发的优化代码; (3)统一的结构和功能定义; (4)强大的图像和矩阵运算能力; (5)方便灵活的用户接口; (6)同时支持Windows和Linux平台。 作为一个基本的计算机视觉、图像处理和模式识别的开源项目,OpenCV可以直接应用于很多领域,是二次开发的理想工具。目前,OpenCV的最新版本是2006年发布的OpenCV 1.0版,它加入了对GCC4.X和Visual https://www.sodocs.net/doc/db4942636.html,2005的支持。 1摄像机标定原理 1.1世界、摄像机与图像坐标系 摄像机标定中有3个不同层次的坐标系统:世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系(图像像素坐标系和图像物理坐标系)。 如图1所示,在图像上定义直角坐标系 开发与应用

摄像机基础知识理论考试题与答案

摄像机基础理论考试题 姓名: 工号: 第一部分 客观题 一、 单项选择题(共 10 题,每题 3 分,共计 30 分) 1 、 安防监控系统的发展初期前端设备主要是() A. 高清相机 B. 模拟相机 C. 网络相 机 D. 球形相机 2 、 现阶段网络高清监控系统中不是必须的设备是() A. DVR/NVR B. 网络交换机 C. 视频编码器 D. 电源适配器 3 、 监控相机的镜头参数指标不含() A. 光圈 B. 焦距 C. 景深 D. 靶面尺寸 4 、 某摄像机 CCD 靶面为 1/3 英寸,不可以选择使用 ( ) 英寸的镜头。 A .2/3 ” B. 1/2 ” C.1/ 4 ” D. 1 ” 5 、 光圈变大对成像产生的影响,正确的是() A . 景深变大 B. 图像变暗 C. 视野变大 D. 景深变小 6 、 以下哪种芯片会产生 Smear 现象 () A .CMOS B. ISP C .DSP D. CCD 7 、 1/4 英寸靶面尺寸的图像传感器感光面对角线长度 () 。 A.3.42 毫米 B.4 毫米 C.5 毫米 D.6.35 毫米 8 、 一副 4K 分辨率的图片分辨率是多大() A.1920*1080 B.720*576 C . 3840*2160 D.1280*720 9 、 摄像机内部的 ISP 模块无法完成一下哪个工作 ( )。 A . 自动光圈 B. 自动曝光 C. 自动白平衡 D. 3D 降噪 10、 下列选项中,对图像景深无任何影响的是 () 。 A. 镜头口径 B. 光 圈 C . 拍摄距离 D. 焦距 二、 多项选择题(共 5 题,每题 4 分,共计 20 分) 11、 监控相机的图像传输接口有() 。 A. RJ45 B. RJ23 C. 模拟 BNC D. SDI 12、 相机内的中央处理器中集成的功能模块有() 。

摄像机的操作使用

摄像机的操作使用 要使摄像机在一次节目的拍摄过程中保持连续顺利的工作状态,就需要进行摄前的充分准备以及对摄像机进行一系列的调整工作。 1、摄前准备 (1)电源和磁带 决定好需要的电源、磁带的类型,并且要带足,避免因电力或磁带的不足而停机。 (2)话筒 不同场合情况使用不同类型的话筒,在摄前一定要事先作好准备。同时要注意话筒所用电池的容量。 (3)摄像机电缆 传统摄像机与便携录像机之间的连接线是多芯电缆,外出拍摄时要带上这根电缆,一体机则没有这个问题。而如果需要在外景地通过监视器播放已拍镜头,就要带好需要的音频线等。(4)三脚架 如果要求画面的稳定性较高,一定要带上三脚架。 (5)彩色监视器 随时监视拍摄的画面质量,看是否符合要求。 (6)照明设备 要了解拍摄现场的情况,节目内容是否需要灯光的照明,从而事先准备好照明设备,电源转接头和有关工具等。 2、摄像调整 (1)拍摄准备 电池、磁带、开机预热;找好拍摄机位,固定好摄像机,最好将摄像机置于三脚架上进行调整,接好摄像机与外围设备的连线,插好电源,放好电池,使摄像机预热,并放置磁带。 (2)选择滤色镜(档) 旋转滤光镜转盘,选择适合拍摄环境中光源色温的滤光镜档数。 A.应根据具体的色温情况选择1、2、3、4号等等滤光镜。如1号用于室内以卤钨灯作光 源的场合,3号适用于室外日光下或阴天等。 B.IN DOOR /OUT DOOR / AUTO是家用摄像机特别的色温选择档次指示。按照是室内3200K照明还是室外5600-6800K照明来选择相应档位,如选自动档,则可以对色温进行大致的调整,以保证拍摄过程中色温的变化不至于太大而影响图像色彩的协调。 (3)调整光圈----正确曝光 光圈的正确调整对整个图像的亮度、对比度、视频电平的幅度等指标影响很大,所以在每个镜头的拍摄前都应注意。在拍摄前首先要调整监视器显示标准,再确定摄像机的最佳光圈指数。 调整光圈时应边从寻像器或监视器中监看图像,边逐步增大光圈,直到图像中最明亮的部分呈现出“层次”时为合适好。 实拍时,可以利用寻像器,先调彩条的黑白对比度,通过经验加以判断加上颜色。同时也可以通过斑纹提示(ZEBRA)来调整光圈的大小,即如果在寻像器中中可看到图像中亮的部分会呈现出斑纹(0.6V左右),则可根据斑纹出现的条件来决定光圈的大小。 光圈调节的操作方法可分为手动、自动和即时自动。自动光圈使用起来非常方便,无论什么样的场景,自动光圈都能保持合适的进光量,得到规定的输出信号强度。拍摄运动镜头时,变化的景物会使图像亮度发生变化,即时自动光圈的使用就可以省掉不少调整的麻烦。但由于自动光圈是根据图像的平均亮度来确定光圈值,所以也会存在问题,例如我们希望通过画面的亮暗来表现白天与傍晚的特定情景,自动光圈却得到的是同样的输出电平。所以在光圈的调整时,建议先

视频监控试题库完整

视频监控题库 一.填空题: 1. 全球眼是由中国电信推出的一项完全基于宽带网的图像远程监控、传输、存储、管理的增值业务。 2.监控摄像机分为模拟和网络两种。 3.视频分辨率越高,显示的越清晰。 4.红外灯能使摄像机在夜间也能取得很好的图像效果。 5.视频监控使用的摄像机有3种,分别有球机,枪机,半球型。 6一般调节半球摄像机清晰度的方法有:调节焦距和角度。 7.一个摄像机,一般有电源线,视频线,485控制线三对线组成。 8.一般模拟CCD摄像机采用 12 V 直流电源供电。 9.云台摄像机采用 24 V 交流电源供电。 10.每一个 IP 摄像机都有一个固定的IP地址。 11.球机的云台系统通过接收 RS485 信号来来实现对摄像机的控制盒调节。 12.模拟摄像机通过同轴电缆(视频线)传输视频信号。 13.网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机,它可以将影像通过网络传至地球另一端,且远端的浏览者不需用任何专业软件,只要标准的网络浏览器即可监视其影像。 14.硬盘录像机储存满后,新的录像存档会覆盖较早的存档。 15.海康威视硬盘录像机的视频编码格式是 MPEG 。 16.视频信号使用光纤传输时,传输距离长,衰减小,不受电磁场干扰影响。 17.监控服务器的磁盘阵列的功能是储存录像。 18.光端机的作用是将电信号转成光信号。

19.多路IP摄像机在机房聚集,使用交换机与服务器相连。 20.如果意外停电,由于 UPS 的作用,监控系统仍能持续运行一段时间。 21.DVS 的作用是将模拟信号编码,变成网络信号传输。 22.视频显示器与服务器之间使用 VGA 线连接。 23. 球机的几种常用波特率是 1200BPS, 2400BPS, 4800BPS, 9600BPS 。 24.DVS 的主要作用是将模拟信号转换为数字信号。 25.监控主要储存设备是硬盘录像机和磁盘阵列。 26.常用BNC头分为焊锡焊接型和螺丝旋转连接型。 27.快球摄像机和带云台摄像机的编码是按照二进制编码的。 28.工程宝的主要功能有测试视频信号,测试网线通断。 29.模拟信号长距离传输,都说使用光端机传输,分为光接收机和光发射机。 30.视频线又叫同轴电缆,可用作视频信号的传输。 31.视频信号可分为模拟信号和数字信号两种。 32.数字信号在传输过程中会出现延迟现象,导致图像失真。 33.模拟信号最大的优点是图像信号稳定,传输过程中延迟小。 34.在检查视频信号异常过程中,最常见的问题有 BNC头接触不良和变压器烧坏。 35.视频画面有横纹,不清晰或者云台自转是由于工业现场有电磁干扰造成。 36. 网线RJ—45水晶头制作,线序分别是白橙,橙,白绿,蓝,白蓝,绿,白棕,棕。 37.目前使用的摄像机比较好的清晰度是 D1。 38.高清130万像素的分辨率为 1280*720 。 39.高清摄像机按是否有云台分为高清网络球机和高清网络枪机。

单目视觉定位方法研究综述

万方数据

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单目视觉定位方法研究综述 作者:李荣明, 芦利斌, 金国栋 作者单位:第二炮兵工程学院602教研室,西安,710025 刊名: 现代计算机:下半月版 英文刊名:Modem Computer 年,卷(期):2011(11) 参考文献(29条) 1.R.Horaud;B.Conio;O.Leboullcux An Analytic Solution for the Perspective 4-Point Problem 1989(01) 2.任沁源基于视觉信息的微小型无人直升机地标识别与位姿估计研究 2008 3.徐筱龙;徐国华;陈俊水下机器人的单目视觉定位系统[期刊论文]-传感器与微系统 2010(07) 4.邹伟;喻俊志;徐德基于ARM处理器的单目视觉测距定位系统[期刊论文]-控制工程 2010(04) 5.胡占义;雷成;吴福朝关于P4P问题的一点讨论[期刊论文]-自动化学报 2001(06) 6.Abdel-Aziz Y;Karara H Direct Linear Transformation from Comparator to Object Space Coordinates in Close-Range Ph- togrammetry 1971 7.Fishier M A;Bolles R C Random Sample Consensus:A Paradigm for Model Fitting with Applications to Image Analy-s~s anu Automated tartograpny 1981(06) 8.祝世平;强锡富用于摄像机定位的单目视觉方法研究[期刊论文]-光学学报 2001(03) 9.沈慧杰基于单目视觉的摄像机定位方法的研究 2009 10.任沁源;李平;韩波基于视觉信息的微型无人直升机位姿估计[期刊论文]-浙江大学学报(工学版) 2009(01) 11.刘立基于多尺度特征的图像匹配与目标定位研究[学位论文] 2008 12.张治国基于单目视觉的定位系统研究[学位论文] 2009 13.张广军;周富强基于双圆特征的无人机着陆位置姿态视觉测量方法[期刊论文]-航空学报 2005(03) 14.Zen Chen;JenBin Huang A Vision-Based Method for theCircle Pose Determination with a Direct Geometric Interpre- tation[外文期刊] 1999(06) 15.Safaee-Rad;I.Tchoukanov;K.C.Smith Three-Dimension of Circular Features for Machine Vision 1992 16.S.D.Ma;S.H.Si;Z.Y.Chen Quadric Curve Based Stereo 1992 17.D.A.Forsyth;J.L.Munday;A.Zisserman Projective In- variant Representation Using Implicit Algebraic Curves 1991(02) 18.吴朝福;胡占义PNP问题的线性求解算法[期刊论文]-软件学报 2003(03) 19.降丽娟;胡玉兰;魏英姿一种基于平面四边形的视觉定位算法[期刊论文]-沈阳理工大学学报 2009(02) 20.Sun Fengmei;Wang Weining Pose Determination from a Single Image of a Single Parallelogram[期刊论文]-Acta Automatica Sinica 2006(05) 21.吴福朝;王光辉;胡占义由矩形确定摄像机内参数与位置的线性方法[期刊论文]-软件学报 2003(03) 22.王晓剑;潘顺良;邱力为基于双平行线特征的位姿估计解析算法[期刊论文]-仪器仪表学报 2008(03) 23.刘晓杰基于视觉的微小型四旋翼飞行器位姿估计研究与实现 2009 24.刘士清;胡春华;朱纪洪一种基于灭影线的无人直升机位姿估计方法[期刊论文]-计算机工程与应用 2004(9) 25.Mukundan R;Raghu Narayanan R V;Philip N K A Vision Based Attitude and Position Estimation Algorithm for Rendezvous and Docking 1994(02)

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