相机间位姿关系是影响图像式无砟轨道路基沉降测量精度的主要因素。监测站中相机必需指向各自的监测靶面,因此相机间常存在无公共视场的情况。根据机器视觉中手眼标定问题与相机间位姿标定的等价性,提出了一种基于特征点的相机间位姿标定方法。通过在监测靶面上设置4个呈方形分布的特征点,使相机组执行2次运动,并在3个不同的位置拍摄靶面图像,通过P4P(perspective-four-point)算法求解相机与靶标的位姿关系,进而得到相机的移动轨迹;用矩阵重排的方法求得相机间位姿转换矩阵,并利用Levenberg-Marquardt算法进行非线性优化。仿真结果表明噪声方差在1 pixel内时角度误差小于0.03°,平移误差小于0.3 cm。通过仿真验证了本文方法的有效性与实用性,本文方法能够满足无砟轨道路基沉降测量的需求。

针对现有双目位姿测量系统中仅有两个目标点, 无法利用额外标定物对两个无公共视场相机进行标定的问题, 提出一种无需改变系统结构, 可以直接利用现有设备的双目相机位姿标定方法。首先固定两相机坐标系与公共目标坐标系的位置关系, 通过多次移动标定物的方式得到多组坐标数据;然后, 利用一种基于直接线性变换方法的改进算法对每个相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系进行优化求解;最后, 利用优化后的相机坐标系到公共目标坐标系的转换关系求得两个无公共视场相机坐标系之间的转换关系。利用两个相机坐标系之间的转换关系求得两目标点距离, 并作为标定精度的评价指标。实验结果表明: 当目标点处在各自相机视场范围内, 相机与目标点之间的测量距离为 700~1 300 mm时, 利用本文方法求得的目标点距离的均方差 <0. 2 mm, 满足实际应用需求。

以大型光学模块转运时基于视觉的位姿测量为背景，利用目标底部同一平面的两个圆特征，针对大目标近距离对接时的环境限制，提出一种基于距离和角度约束的多相机非共视场位姿检测方法。对接时球头与锥孔正确对接，将两个相机分别固定于球头机构的内部后采集锥孔边缘的圆特征，利用非共视场成像的多相机标定获取两相机位置关系，融合多个相机的位姿信息，利用两圆共面和两相机位置关系约束剔除空间圆位姿解算时的虚假解。实验验证了该方法的精度，在 1140 mm的工作距离时，圆边缘特征的姿态角误差小于 0.5°，圆心的计算误差小于 1.0 mm，实验结果表明该方法可准确计算位姿，结果可靠有效，在大目标近距离位姿测量时具有明显实用性。

在视觉定位测量领域中的大尺寸测量、运动追踪、三维重建、视觉定位中,针对多相机定位系统中相机之间无公共视场或公共视场较小时系统标定困难、方法繁琐、精度低等问题,提出了一种基于精密二轴转台的多相机定位系统一体化标定方法。利用二轴转台提供角度基准,当转台一次转过所有相机视场时,各个相机依次拍摄标定图片,求解出各个相机内参以及各相机到转台的外参,利用转台坐标系中转计算相机之间的外参。整个标定过程由程序控制,实现了多相机系统采图标定的集成化、自动化,降低了标定工作量。分析了多相机定位系统的标定原理,并进行了实验验证。两相机内参重投影误差在0.17 pixel以内,系统定位精度在1 mm以内。结果表明,所提方法切实可行,精度较高,可操作性强,可应用于各种无公共视场或公共视场较小的多相机定位系统标定过程。

光场调控、传输及应用是当前国际光学与光子学领域的一个研究热点。光场调控一般可分为空域、时域以及时空域联合调控。空域调控主要是指调控光场振幅、偏振态、相位、空间相干结构等空间分布，以产生具有特殊空间分布的新型光场；时域调控主要是指调控激光脉冲形状、脉宽、啁啾以及相干特性，以产生极短极强激光。目前，光场调控研究主要涉及光场调控原理和技术、调控光场传输机理和特性、新型光场与物质相互作用、光场调控技术应用等。为方便广大读者了解、讨论和交流国内在光场调控、传输及应用技术领域的发展，《光学学报》曾在2016年第10期推出“光场调控、传输及其应用”专题栏目，受到了众多读者及专家学者的好评。

多相机系统的标定是立体视觉测量中的一个重要问题。而当各相机间公共视场较小或无公共视场时, 标定参照物不能同时出现在所有相机的公共视场, 因此无法求解系统中多相机的相对位置关系。针对该类问题, 论文在二维靶标标定法的基础上, 提出了一种基于两轴转台的无公共视场相机位置关系的求解方法。将待标定系统固定在转台上, 利用转台转动确定靶标坐标系与转台坐标系之间的相对关系; 通过转动转台使二维靶标依次进入每个相机视场以分别确定转动后每个相机在靶标坐标系中的位置, 并记录转动的角度; 最后, 结合靶标坐标系与转台坐标系关系, 求解各相机之间的相对位置关系。实验结果表明, 该方法具有可操作性, 解算误差在0.5%以内, 可较准确地确定多个光轴之间角度较大的非共视场相机位置关系。