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  • 在本篇文章中,我将分析和定位精度相关的几个参数对定位精度影响 双目视觉系统已经被广泛应用在很多领域,但其定位精度仍难以满足工业要求。为了进一步提高它的精度,可以限制一些参数,使参数在这些范围内可以...

    在本篇文章中,我将分析和定位精度相关的几个参数对定位精度的影响
      
      双目视觉系统已经被广泛应用在很多领域,但其定位精度仍难以满足工业要求。为了进一步提高它的精度,可以限制一些参数,使参数在这些范围内可以达到最佳精度。现在需要做的便是找到这些参数,并分析每一个参数和可能的误差之间的关系。
      
      本篇文章将分析影响精度的7个参数,并将其分为两大类:第一类是系统结构参数(包括基线距离B,摄像机焦距,光轴和基线间的角度);第二类是摄像机标定参数(包括相机失真,标定图像的数量,标定棋盘格的格子数量,标定板的位置)。
      
    一、摄像机结构参数的分析

    • 基线距离
      基线B为两个镜头中心之间的连线(如下图所示)。在双目视觉系统中,基线距离是一个非常重要的参数,基线距离的改变会影响系统的定位精度。在这里插入图片描述
      假设P点在两个相机光轴的交点处。这时, α \alpha α1= α \alpha α2= α \alpha α, w1=w2=0o, φ \varphi φ1= φ \varphi φ2=0o, f1=f2=f, Yw=0。这样P点的世界坐标可以表示如下:P点世界坐标表达式
      (令k=B/M, e1= 1 k \frac{1}{k} k1 * c o t α s i n 2 α \frac {cot \alpha} {sin ^2 \alpha} sin2αcotα, e2= 1 k \frac{1}{k} k1 * 1 s i n 2 α \frac{1}{sin ^2 \alpha} sin2α1)
      P点在X和Y方向的测量误差简化表达式如下所示:

    在这里插入图片描述
    γ \gamma γB Δ \Delta ΔX为X方向的误差, γ \gamma γB Δ \Delta ΔZ为Z方向的误差)
    总误差为:在这里插入图片描述
    e 3 e_3 e3 = e 1 2 + e 2 2 2 \sqrt[2] {e_1 ^2 + e_2^2} 2e12+e22 )

    由于 e 1 e_1 e1 e 2 e_2 e2使用三角函数比较复杂,在这里用三角函数将其进行泰勒展开(用k取代 α \alpha α),得到 e 1 e_1 e1= 1 2 \frac{1}{2} 21 + k 2 8 \frac{k^2}{8} 8k2, e 2 e_2 e2= 1 k \frac{1}{k} k1 + k 4 \frac{k}{4} 4k。根据以上公式,最终可以得到基线距离B(因为B=k/M,M为固定参数,所以这里用k代替B效果是一样的)与系统误差之间的关系:在这里插入图片描述
    结论:随着k的增大,总系统误差( e 3 e_3 e3对应的黑色曲线)先是减小后又增大,在k=1.41时,系统误差达到最小值。将k代回B中,可以得到当M <= B <= 2M时,会获得比较小的系统误差,而当0.5M < B < 0.7M时,定位误差会很大。基线最佳距离是B = 1.41M。

    • 相机焦距
      相机焦距是指相机镜头中心到相机形成图像处(图像传感器)间的距离。如果其它参数不变,只改变焦距,随着焦距的增大,相机的视野将会变窄,图示如下:
      在这里插入图片描述
      由f1和f2引起的误差的关系式如下:在这里插入图片描述在这里插入图片描述
      不同焦距引起的系统误差分布曲线如下图所示:在这里插入图片描述
      结论:随着相机焦距的增大,双目相机的视野变窄,但其系统误差会变窄,定位精度变高。
    • 光轴和基线间的角度 α \alpha α
      α \alpha α的位置见图一。根据几何原理,可推导出 α \alpha α和误差间的关系式如下:在这里插入图片描述
      α \alpha α引起的系统误差分布曲线如下图所示:在这里插入图片描述
      结论:从上图中我们可以看出当 α \alpha α= 3 6 o 36^o 36o时,系统误差最小。为了获得较好的定位精度, α \alpha α的范围应该在 3 0 o 30^o 30o~ 4 5 o 45^o 45o
    • 综合分析
      为了获得较高的定位精度,应考虑摄像机结构参数。基线距离应选择在1.41M附近;相机焦距越大,定位精度越高,但相机视野会变窄,应折中选择焦距;基线与光轴夹角范围应在 3 0 o 30^o 30o~ 4 5 o 45^o 45o,最佳选择是 3 6 o 36^o 36o

    二、摄像机标定参数的分析

    • 相机畸变系数
      在实际的应用中,由于制造和装配过程中不可能完美,相机镜头存在误差,这将导致小程度的图像失真。如果要考虑到镜头引起的失真,将不能再用线性相机模型,而是采用非线性相机模型,它会补偿由于镜头失真带来的小偏差。失真现象可以用下图来描述:在这里插入图片描述
      ( (x’,y’)是P点实际的投影坐标,(x,y)是P点按线性模型计算的投影点坐标, δ \delta δx δ \delta δy是在x和y方向产生的补偿。)
      根据上图得到表达式:
      x’ = x + δ \delta δx(x,y)
      y’ = y + δ \delta δy(x,y)
      相机的失真又分为径向失真以及切向的失真,所以可以将 δ \delta δx进一步分为 δ \delta δxr δ \delta δxt,将 δ \delta δy分为 δ \delta δyr δ \delta δyt。x和y方向径向和切向的偏差表达式如下:在这里插入图片描述
      整理简化如下:在这里插入图片描述
      通过相机标定,可以得到左右相机的畸变系数 k 1 k_1 k1 k 2 k_2 k2 p 1 p_1 p1 p 2 p_2 p2,进而可以得到其补偿系数 δ \delta δx δ \delta δy,从而获得更加准确的图像坐标。
    • 标定图像的数量
      通过不断改变标定图像的数量,测量其系统产生的误差结果如下图所示:在这里插入图片描述
      结论:通过上图可以看出随着标定图片的数量增加,系统误差越来越小,当标定图像在13左右时,系统误差趋于平缓。
    • 标定棋盘格格子的数量
      标定棋盘格的格子数量同样不能忽略,它也会影响到定位的精度。下面时所选用的不同格子数量的棋盘格以及在不同格子下的定位误差表格:在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    结论:从上表可以看出,随着格子数量的增多,系统误差将会减少。

    • 标定板的位置
      首先标定板的位置应该在双目相机的视野范围内。作为一个有效的图像,棋盘格图像应至少占整幅图像的30%。将标定板置于以下5个位置,得到的误差如下表所示:在这里插入图片描述
      结论:从上表可以看出,标定板随机放置在双目的视野中时,系统误差最小。而每次只放在一个固定的区域时,系统误差较大。

    -综合分析
    为了获得较高的定位精度,也应将相机标定参数考虑在内。考虑镜头失真,应采用非线性相机模型;标定图像的数量应在13个以上;标定棋盘格的数量不能过少;标定板的位置应平均分布在双目相机的视野内。

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  • GPS定位精度几个影响因素分析.pdf
  • GPS土地测绘精度主要影响因素分析.pdf
  • GPS土地测绘技术影响测绘精度因素研究和思考.pdf
  • 测绘相机的影像质量会影响卫星遥感的立体定位精度,与影像质量密切相关的关键因素主要有调制传递函数、信噪比和量化位数。以“天绘一号”卫星影像为背景,研究无地面控制条件下成像质量对定位精度影响并评估影像...
  • 目前市场中支持定位功能的手机都是通过两种方式来实现定位: 第一是通过内嵌的GPS芯片,接收GPS卫星定位信号; 第二是利用移动运营商基站获取大概的位置; 两种方式混合使用是最常见的,HTC G1就是如此。只是第二...
    目前市场中支持定位功能的手机都是通过两种方式来实现定位:
    
    第一是通过内嵌的GPS芯片,接收GPS卫星定位信号;
    第二是利用移动运营商基站获取大概的位置;
    两种方式混合使用是最常见的,HTC G1就是如此。只是第二种方式会产生GPRS流量,长时间使用的话,下场可能会很惨.另外一个问题是使用GPRS的话,非常费电,电话也会很快发烫,用户感觉会非常不爽。而第一种方式就好很多,接收GPS卫星信号是免费的,而且这种数据处理起来很省电,用上一天手机也不会发热,更不会觉得烫。对于手机来说,好处是大大的。这里推荐一个Android客户端:LiveLocus的服务,它首选了使用GPS来实现定位,强烈不推荐用户使用基站定位([url]http://www.livelocus.com/[/url]).这篇文章我是转发的他的,所以就帮推荐下
    然而GPS卫星信号容易受到干扰,出现点位不准确的问题,这里简单针对城市人群列一下需要注意的干扰因素,毕竟使用手机的人,还是混迹城市的时候比较多。

    Top 6: 太阳。这个太阳系最大的老大,当然会影响一切,它所产生的磁场会对卫星信号产生影响。例如2010年左右太阳的黑子会增多,磁暴会更多的发生,GPS信号普遍会有所影响。

    Top 5: 天气。卫星嘛,当然是在地球外面了,信号需要穿越大气层才能送达地面,所以恶劣的天气会有影响,比如雨雪、云层、磁场等。万里无云的好天气可以带来更高的精度。

    Top 4: 建筑。城市嘛,最多的当然就是房子了。高楼大厦太多的地方,会阻隔卫星信号,如果你觉得望见天空都很困难了,那你的Gphone也会觉得很困难的。

    Top 3: 容器。虽然名叫手机,但是真正拿在手上的时候并不多,大部分时候都会放在包里、兜里等,如果放手机的地方太隐蔽,也会对信号由影响。

    Top 2:人体。 人体是几乎什么都要吸收的东西,当然包括信号。如果你身处状如罐头的公交车,信号也会减弱。同学,请让让,你挡着我的信号了。。。。。

    Top 1: 金属。 金属对信号的影响是最大的,因为它不仅吸收,还反射。所以GPS手机最好不要放在布满金属片的包里。

    Top 0: 政府。 GPS虽然可以获取正确的位置,但是当这些位置被显示在交通地图上时,必须人为的加入误差。所以,当你看到LiveLocus(www.livelocus.com
    )记录的位置距您的实际位置有一定误差的时候,不是记录有问题,只是记录很无奈。。。

    怎样才可以提高GPS定位精度呢?
    第一是启用GPhone的GPS卫星功能,我知道几乎每一篇"Gphone省电技巧"的文章都会让你关掉它,其实我可以很负责的说,关掉Gphone的GPS卫星功能并不能像传说中那样让你省电30%,开着它10小时耗掉的电,还不及你看20分钟的小说或者打几分钟电话或者开几个网页.原因很简单,那个选项只是允许你使用GPS卫星而已,并不是一打开就会自动地、不停地使用.只是在需要的时候才获取位置。

    第二个提高精度的办法是尽量让手机暴露在外面,简单来说就是不要让你的GPhone总过着"不见天日"的生活。看看那些车载GPS用户经常把天线伸出车外找信号,就知道这招有多有效了
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  • GPS土地测绘精度主要影响因素分析 (1).pdf
  • 影响GPS手机定位精度的五大因素

    万次阅读 2010-06-21 10:37:00
    目前市场中支持定位功能 的手机 都是通过两种方式来实现定位,第一是通过内嵌的GPS 芯片,接收GPS卫星定位信号;第二是利用移动运营商基站获取 大概的位置。两种方式混合使用是最常见的,HTC G1就是如此...

    目前市场中支持定位功能手机 都是通过两种方式来实现定位,第一是通过内嵌的GPS 芯片,接收GPS卫星定位信号;第二是利用移动运营商基站获取 大概的位置。两种方式混合使用是最常见的,HTC G1就是如此。只是第二种方式会产生GPRS流量,长时间使用的话,下场可能会很惨。我第一天使用G1的时候,开了40分钟,流量费接近RMB 200。另外一个问题是使用GPRS的话,非常费电,电话也会很快发烫,用户感觉会非常不爽。而第一种方式就好很多,接收GPS卫星信号是免费的,而且这 种数据 处理起来很省电,用上一天手机也不会发热,更不会觉得烫。对于手机来说,好处是大大的。强烈不推荐 用户使用基站定位。

    然而GPS卫星信号容易受到干扰,出现点位不准确的问题,这里简单针对城市人群列一下需要注意的干扰因素,毕竟使用手机的人,还是混迹城市的时候比较多。

    Top 6: 太阳。这个太阳系最大的老大,当然会影响一切,它所产生的磁场会对卫星信号产生影响。例如2010年左右太阳的黑子会增多,磁暴会更多的发生,GPS信号普遍会有所影响。

    Top 5: 天气。卫星嘛,当然是在地球外面了,信号需要穿越大气层才能送达地面,所以恶劣的天气会有影响,比如雨雪、云层、磁场等。万里无云的好天气可以带来更高的精度。

    Top 4: 建筑。城市嘛,最多的当然就是房子了。高楼大厦太多的地方,会阻隔卫星信号,如果你觉得望见天空都很困难了,那你的Gphone也会觉得很困难的。

    Top 3: 容器。虽然名叫手机,但是真正拿在手上的时候并不多,大部分时候都会放在包里、兜里等,如果放手机的地方太隐蔽,也会对信号由影响。

    Top 2:人体。 人体是几乎什么都要吸收的东西,当然包括信号。如果你身处状如罐头的公交车,信号也会减弱。同学,请让让,你挡着我的信号了。。。。。

    Top 1: 金属。 金属对信号的影响是最大的,因为它不仅吸收,还反射。所以GPS手机最好不要放在布满金属片的包里。

    Top 0: 郑腐。 根据郑册,GPS虽然可以获取正确的位置,但是当这些位置被显示在交通地图上时,必须人为的加入误差。所以,当你看到记录的位置距您的实际位置有一定误差的时候,不是记录有问题,只是记录很无奈。。。

    怎样才可以提高GPS定位精度呢?第一是启用GPhone的GPS卫星功能,我知道几乎每一篇"Gphone省电技巧"的文章都会让你关掉它,其实我可以很负责的说,关掉Gphone的GPS卫星功能并不能像传说中那样让你省电30%,开着它10小时耗掉的电,还不及你看20分钟的小说或者打几分钟电话或者开几个网页
    。原因很简单,那个选项只是允许
    你使用GPS卫星而已,并不是一打开就会自动地、不停地使用。

    第二个提高精度的办法是尽量让手机暴露在外面,简单来说就是不要让你的GPhone总过着"不见天日"的生活。看看那些车载GPS用户经常把天线伸出车外找信号,就知道这招有多有效了。

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  • 影响GPS土地测绘精度因素分析.pdf
  • 云酷科技多年来致力于电厂安全领域,电厂在通过云酷了解UWB人员定位系统时,经常问到的一个问题就是“定位精度如何”。本篇文章将针对UWB定位精度这个问题来说一说。 室外的GPS、北斗定位与室内的UWB、蓝牙等定位有...

    前段时间北斗卫星导航系统的部署完成,能够为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航服务,定位服务又一次成了热点。在定位服务风口上的除了北斗,还有适用于室内高精度定位的UWB技术,以及由UWB技术为基础的各种定位服务方案。

    云酷科技多年来致力于电厂安全领域,电厂在通过云酷了解UWB人员定位系统时,经常问到的一个问题就是“定位精度如何”。本篇文章将针对UWB定位精度这个问题来说一说。

    室外的GPS、北斗定位与室内的UWB、蓝牙等定位有本质的不同,北斗兼具MEO、GEO和IGSO三种轨道让定位更加精准,而UWB的定位是基于TDOA或TOF测距来实现精准定位的。在之前的文章:《同样的UWB定位系统为什么定位精度不一样?》中我们对两种算法做了很多的解释,这里就不在赘述。

    北斗定位模拟图

    UWB的理论精度可以做到毫米级甚至微米,但是在实际部署中却千差万别,而影响UWB定位精度的原因主要有以下几种:

    1 传感器布设方式对定位精度的影响

    在实际的定位精度解算过程中,传感器个数增多意味着冗余信息的增多,丰富的冗余信息可以进一步地减小定位误差。但是定位精度并不会随着传感器最佳不断增大,当传感器增加到一定数量后,继续增加传感器对定位精度的贡献并不大。并且传感器个数的增加意味着设备代价的加大。因此怎样在传感器个数和定位精度之间找到平衡从而合理布设UWB传感器是研究传感器布设对定位精度影响的重点。

    2 多路径效应的影响

    UWB超宽带定位信号在传播过程中会受到周围环境如墙壁、玻璃和桌面等室内物品的反射和折射,产生多路径效应。信号在延迟、幅值和相位等方面的变化,从而产生能量衰减,信噪比下降,导致首达信号并非直达信号,引起测距误差,定位精度也随之下降。因此,有效地抑制多路径效应可以提高定位精度,目前抑制多径的方法主要有MUSIC、ESPRIT和边缘检测等技术。

    3 NLOS影响

    视距传播(LOS)是保证信号测量结果准确的首要和前提条件,当移动定位目标和基站之间不能满足条件时,信号的传播只能在折射和衍射等非视距条件下完成。此时首达脉冲的时间并不代表TOA的真实值,首达脉冲的方向也不是AOA的真实值,这样就会造成一定的定位误差。目前消除非视距误差的方法主要有Wylie法和相关消除法。

    4 人体对定位精度的影响

    人体的主要成分是水,水对UWB无线脉冲信号具有较强的吸收作用,导致信号强度衰减,测距信息存在偏差,影响最终的定位效果。

    5 信号穿透减弱的影响

    任何信号穿透墙体等实体时都会减弱,UWB也不例外。当UWB穿透普通的砖墙时信号会减弱将近一半左右。因穿透墙体引起的信号传输时间的变化也会影响定位精度。

    各类遮挡物对UWB的影响:

    (1)实体墙:一睹实体墙的这种遮挡将使得UWB信号衰减60-70%定位精度误差上升30厘米左右,两睹或者两睹以上的实体墙遮挡,将使得UWB无法定位。

    (2)钢板:钢铁对UWB脉冲信号吸收很严重,将使得UWB无法定位。

    (3)玻璃:玻璃遮挡对UWB定位精度没太大影响。

    (4)木板或纸板:一般厚度10厘米左右的木板或纸板对UWB定位精度没太大影响。

    (5)电线杆或树木:电线杆或者书面遮挡时需要看他们之间距离基站或者标签的距离,和基站和标签的相对距离比较是否很小,比如,基站和定位标签距离50米,电线杆或者树木正好在两者中间,25米处,这种遮挡就无大的影响,如离基站或者标签距离很近小于1米,影响就很大。

    在不同的布置场景下,如何兼顾投入与精度是能很明显的体现出定位解决方案的优劣。同样投入十万元,有个服务商能够做到厘米级定位,而有的却只能做到分米级,其中固然有硬件的差距,但最主要的还在于对行业需求的深入理解和行业内的建设经验。云酷科技专注于电力行业,多年的电力行业经验让人员定位与电厂实际业务需求得到完美的融合,是电厂解决人员安全、人员管理的有效手段。

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  • GPS浮标测高精度影响因素研究.pdf
  • GPS滑坡位移监测精度影响因素简析.pdf
  • GPS RTK工程测量精度影响因素的探讨.pdf
  • <br />  但是在实际使用当中,GPS的定位精度未必会让我们满意,许多用户反应使用车载GPS产品的时候,车辆虽然静止不动但是导航仪屏幕所显示的本车位置图标却在地图上左右摇摆,这就是我们常说的卫星信
  • 目前市场中支持定位功能的; cursor: pointer;" onclick="function onclick(){sendmsg(pw_ajax.php,action=relatetag&tagname=手机,this.id)}">手机都是通过两种方式来实现定位
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  • 针对天基光学传感器网络对目标的定位精度分析难题,提出一种基于多因素分析的目标定位精度分析方法。首先,根据目标到光学传感器像平面的转换关系,建立目标观测模型。其次,分析目标定位过程中的各种误差源,通过...
  • 影响UWB定位技术精度的8个原因

    千次阅读 2020-11-30 09:52:56
    但是在实际场景中部署UWB定位系统,定位精度却千差万别,目前UWB定位系统涉及的算法主要包括TOF、TDOA等,从UWB定位算法、UWB基站的部署、实际的定位场景中等几个方面来剖析下影响UWB定位精度的8个主要的原因。...
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  • 基准转换是指不同坐标系间椭球基准的转换。不同坐标系由于采用的椭球参数、定位、定向、尺度等参数的不同而存在基准的差异...文中结合实际算例,分析研究不同坐标系间基准转换的精度影响因素,目的在于指导实际生产应用。
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  • 基于多波干涉原理,建立了基于相位敏感光时域反射计(OTDR)的光纤分布式扰动传感器(FDDS)光路系统数学模型,研究了激光器频率漂移对相位敏感OTDR定位精度影响机理。仿真结果表明:激光器的频率漂移是导致传感器...
  • 偏振正交误差是影响四通道时分复用大气偏振检测系统精度的主要因素。通过建立检偏器阵列偏振正交误差对偏振光导航系统定位精度影响模型,分析了该误差对大气偏振测量精度与导航定位精度影响,并进行了实验验证。...
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空空如也

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影响定位精度的主要因素