针对当前线扫相机标定过程复杂且需外部辅助装置的问题，提出建立在2D空间中的线扫相机静态标定方法。首先，从应用角度出发，将3D空间的线扫模型推导至2D空间，建立2D空间线扫相机成像模型，设计一种新型的线扫相机标定板。接着，利用交比不变性原理对2D空间的线扫相机模型进行求解。最后，提出一种利用畸变变化量的畸变拟合策略，解决小畸变情况下畸变矫正误差过大的问题，取得了良好的畸变矫正效果。实验结果表明，所提2D空间中的线扫相机静态标定方法标定过程简便，不受现场环境限制，标定精度较高，取得0.06 mm的平均绝对误差（约1.5像素），误差标准方差稳定在0.068以下。所提方法基本满足在中低标定精度下的应用要求，具有较高的实际应用价值。

融合视觉传感器和激光雷达可以实现优于单一传感器的同时定位与建图(SLAM)系统,现有的视觉和激光雷达融合算法仍然存在计算复杂度高、系统精度及稳定性受错误的深度匹配影响等问题。为了更加高效、鲁棒地融合视觉和激光雷达的信息,充分利用图像和激光点云中的地平面信息,提出了高效的视觉辅助激光雷达SLAM算法。首先,从激光点云中分割出地面点云用于提取图像中的地面ORB特征点,并通过单应性变换中的交比不变性校验特征匹配,从而高效鲁棒地利用单应性矩阵分解实现绝对尺度相机运动估计。然后,将得到的相机运动估计以李群SE(3)形式进行插值,用于校正激光雷达在自身运动过程中产生的点云畸变。最后,单目相机的运动估计作为初值用于激光里程计的位姿优化。公共数据集KITTI和实际环境的测试结果表明,本文算法可以有效利用相机运动估计对激光点云畸变进行校正,实时准确地实现里程计和建图。

在基于相机的众多应用场合中,对相机内外参数与镜头畸变参数的标定是关键环节,确定其标定过程的简易操作及标定结果的精度至关重要。与面阵相机相比,线阵相机的标定过程较为复杂。介绍了适合线阵相机的成像几何模型和镜头畸变模型,总结了线阵相机标定的一般流程,归纳分析了文献中基于静态成像和动态扫描成像的标定方法,并对其特点作出了简要评价。

提出一种基于蜂巢模型标记的飞机蒙皮小型损伤定位方法。利用CCD相机对损伤位置进行拍摄,对图像进行亚像素级处理,得到相应的坐标。根据调和共轭原理和交比不变性可求得实际位置,实现准确定位。以实际位置为主基点进行基点传递,利用蜂巢模型的无限性与无缝隙外扩性,实现蒙皮表面其他基点与主基点的特征对比与匹配,进而完成对飞机蒙皮破损的精确检测。对比实验的结果表明:本文方法具有精度高、耗时少等特点,能有效地实现飞机蒙皮的破损检测定位。

对逐点图像畸变校正算法进行分析和研究。分析了基于四点共线交比不变性的逐点畸变校正算法的校正精度，指出该算法由于初始使用图像点含有误差导致计算其他图像点产生了精度改变，同时给出了计算结果误差较小时的图像点位置和相对距离的选取方法。基于上述分析，提出了基于消隐点共线约束的逐点畸变校正算法。该算法利用消隐点来提高直线拟合精度，利用共线特征来约束校正图像点精度。该算法不仅可以优化基于四点共线交比不变性算法校正的图像点，同时也可以优化初始使用的图像点，从而提高所有图像点畸变校正精度。基于MATLAB的仿真实验显示: 对于400万像素的镜头，校正后图像点最大误差是初始图像点噪声的29.05倍。针对实物图像对基于四点共线交比不变性法校正的图像点，基于消隐点共线约束法校正的图像点和未校正采集图像点的交比值进行对比，结果表明本文提出算法优于四点共线交比不变性算法的结果。

提出一种利用同心圆光栅和契形光栅作为标定模板，基于正交方向消失点摄像机自标定的新方法。新方法利用相移条纹相位提取精度高的特性来求零相位特征点，避免了传统标记点提取误差给标定结果带来的影响。要求摄像机至少从6个方位拍摄标靶，采用四步相移得到光栅的截断相位并求解零相位交点，计算消失点从而解算出摄像机的内参数。根据模拟实验得到影响消失点标定精度因素的分析结果，制作了含有7个周期的同心圆光栅和4个周期的契形光栅。实际测量实验中分别用光栅靶标和灰度同心圆靶标进行相机标定，对比重投影误差，结果证明新方法提高了基于消失点标定算法的精度和稳健性。

广角成像系统在近距离倾斜摄像获取大场景平面信息时，图像会存在透视变形与径向失真综合的非线性几何失真。利用网格模板成像，结合透视投影下的共线点列的交比不变性原理，通过非线性优化获得径向失真模型参数，实现径向失真的校正；通过透视变换方法构建变换矩阵求得变换系数，进而实现线性梯形失真的校正。对广角镜头焦距为14 mm，相机倾斜角为43.34°，边长1200 mm正方形模板成像的几何失真进行了校正实验，经对不同位置分布点的精度分析，得到各位置点的相对误差均小于1%。表明校正算法适用于非线性几何失真的处理，且具有较高的校正精度。

提出了一种利用两个正交一维物体构成“T”型靶标进行摄像机标定的新方法。该方法只需对“T”型靶标上已知坐标的5点投影一幅图像，然后根据柔性靶标原理计算出由虚点和标记点组成的共直线的4点，由射影变换同素性、接合性以及交比不变性标定出镜头的一阶径向畸变参数。利用已知畸变参数对图像进行畸变校正，然后由基于两个正交一维物体坐标变换的方法即可标定出相机的内外参数。该方法线性求解镜头畸变参数，避免了传统方法非线性迭代优化过程中产生的参数耦合现象。实验表明，不进行镜头畸变校正则相机标定精度随着图像噪声的增加呈不稳定状态；进行畸变校正后对简单标定计算的初始值进行优化得到稳定的高精度标定结果。整个实验设备简单，操作方便，只需一幅图像即可实现镜头畸变和相机内外参数的标定，可以达到实时的效果。

在高精度尺寸测量系统中，采用传统短焦距定焦光学方法时径向畸变较大，影响测量精度。为提高测量的精度，根据摄像机针孔成像的线性模型和镜头的非线性模型，建立摄像机定焦镜头的对焦数学模型，提出了采用交比不变的标定方法。研究了物体远近的小范围变化对测量结果准确度的影响，修正了标定的像素当量；分析了镜头的几何投影变换关系，标定了镜头的畸变系数，达到高精度测量目的。实验数据表明，提出的标定算法与结果一致。