When a mobile robot moves from one place to another, position error occurs due to the limit of accuracy of robot and the effect of environmental noise. In this paper. an accurate method of estimating the position and orientation of a mobile robot using the camera calibration is proposed. Kalman filter is used as the estimation algorithm. The uncertainty in the position of camera with repect to robot base frame is considered well as the position error of the robot. Besides developing the mathematical model for mobile robot calibration system, the effect of relative position between camera and calibration points is analyzed and the method to select the most accurate calibration points is also presented.
An automatic calibration tool of Hydrological Simulation Program-Fortran (HSPF), Parameter Estimation (PEST) program, was applied at the Imha lake watershed to get optimal hydrological parameters of HSPF. Calibration of HSPF parameters was performed during 2004 ~ 2008 by PEST and validation was carried out to examine the model's ability by using another data set of 1999 ~ 2003. The calibrated HSPF parameters had tendencies to minimize water loss to soil layer by infiltration and deep percolation and to atmosphere by evapotranspiration and maximize runoff rate. The results of calibration indicated that the PEST program could calibrate the hydrological parameters of HSPF with showing 0.83 and 0.97 Nash-Sutcliffe coefficient (NS) for daily and monthly stream flow and -3% of relative error for yearly stream flow. The validation results also represented high model efficiency with showing 0.88 and 0.95, -10% relative error for daily, monthly, and yearly stream flow. These statistical values of daily, monthly, and yearly stream flow for calibration and validation show a 'very good' agreement between observed and simulated values. Overall, the PEST program was useful for automatic calibration of HSPF, and reduced numerous time and effort for model calibration, and improved model setup.
Harim Kim;Heejae Ahn;Sebeen Yoon;Taehoon Kim;Thomas H.-K. Kang;Young K. Ju;Minju Kim;Hunhee Cho
Computers and Concrete
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v.33
no.5
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pp.535-544
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2024
In the rapidly advancing landscape of computer vision (CV) technology, there is a burgeoning interest in its integration with the construction industry. Camera calibration is the process of deriving intrinsic and extrinsic parameters that affect when the coordinates of the 3D real world are projected onto the 2D plane, where the intrinsic parameters are internal factors of the camera, and extrinsic parameters are external factors such as the position and rotation of the camera. Camera pose estimation or extrinsic calibration, which estimates extrinsic parameters, is essential information for CV application at construction since it can be used for indoor navigation of construction robots and field monitoring by restoring depth information. Traditionally, camera pose estimation methods for cameras relied on target objects such as markers or patterns. However, these methods, which are marker- or pattern-based, are often time-consuming due to the requirement of installing a target object for estimation. As a solution to this challenge, this study introduces a novel framework that facilitates camera pose estimation using standardized materials found commonly in construction sites, such as concrete forms. The proposed framework obtains 3D real-world coordinates by referring to construction materials with certain specifications, extracts the 2D coordinates of the corresponding image plane through keypoint detection, and derives the camera's coordinate through the perspective-n-point (PnP) method which derives the extrinsic parameters by matching 3D and 2D coordinate pairs. This framework presents a substantial advancement as it streamlines the extrinsic calibration process, thereby potentially enhancing the efficiency of CV technology application and data collection at construction sites. This approach holds promise for expediting and optimizing various construction-related tasks by automating and simplifying the calibration procedure.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.24
no.3
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pp.365-371
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2016
The electromechanical brake (EMB) is one of future brake systems due to its many advantages. For implementation of the EMB, the correct feed back about clamping force is necessary. Keeping commercialization of the EMB in mind, it is strongly demanded that an expensive load cell measuring the clamping force is replaced with an estimation algorithm. In addition, an estimation of the kissing point where the brake pads start to come into contact with a disk wheel is proposed in this paper. With these estimation algorithms, the clamping force can be expressed as a polynomial characteristic curve versus the motor angle. Also, a method for calibration of measured values by the load cell is proposed and used for an actual characteristic curve. Lastly, the performance of the proposed algorithms is evaluated in comparison with the actual curve on a developed EMB test bench.
Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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v.24
no.3
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pp.18-30
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2020
This study deals an estimation method of thrust measurement uncertainty in solid rocket motors. Guidelines of the force measurement uncertainty estimation have been provided by ISO, domestic and international organizations. However, all of them are described by focusing on the force calibration machines and force transducers with a conceptually-driven way. Thus the guidelines cannot be directly applicable to uncertainty estimation of calibration equation and its linear approximation, which are critical error sources in the thrust measurement. In this paper, the equations taking into account effects of both error sources are derived based on fundamental concepts of measurement uncertainty. These are applied to the real thrust measurement system where a relatively simple estimation method for the thrust measurement uncertainty is proposed.
Optical diffuse reflectance sensing has potential for rapid and reliable on-site estimation of soil properties. For good results, proper calibration to measured soil properties is required. One issue is whether it is necessary to develop calibrations using samples from the specific area or areas (e.g., field, soil series) in which the sensor will be applied, or whether a general "factory" calibration is sufficient. A further question is if specific calibration is required, how many sample points are needed. In this study, these issues were addressed using data from 42 paddy fields representing 14 distinct soil series accounting for 74% of the total Korean paddy field area. Partial least squares (PLS) regression was used to develop calibrations between soil properties and reflectance spectra. Model evaluation was based on coefficient of determination ($R^2$) root mean square error of prediction (RMSEP), and RPD, the ratio of standard deviation to RMSEP. When sample data from a soil series were included in the calibration stage (full information calibration), RPD values of prediction models were increased by 0.03 to 3.32, compared with results from calibration models not including data from the test soil series (calibration without site-specific information). Higher $R^2$ values were also obtained in most cases. Including some samples from the test soil series (hybrid calibration) generally increased RPD rapidly up to a certain number of sample points. A large portion of the potential improvement could be obtained by adding about 8 to 22 points, depending on the soil properties to be estimated, where the numbers were 10 to 18 for pH, 18-22 for EC, and 8 to 22 for total C. These results provide guidance on sampling and calibration requirements for NIR soil property estimation.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.11
no.1
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pp.34-40
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2005
In this paper, we describe the modeling for the 3D robot laser scanning system consisting of a laser stripe projector, camera, and 5-DOF robot and propose its calibration method. Nonlinear radial distortion in the camera model is considered for improving the calibration accuracy. The 3D range data is calculated using the optical triangulation principle which uses the geometrical relationship between the camera and the laser stripe plane. For optimal estimation of the system model parameters, real-coded genetic algorithm is applied in the calibration process. Experimental results show that the constructed system is able to measure the 3D position within about 1mm error. The proposed scheme could be applied to the kinematically dissimilar robot system without losing the generality and has a potential for recognition for the unknown environment.
Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics B
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v.32B
no.5
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pp.777-787
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1995
This paper presents a new method for automatically calibrating robot link (Kinematic) parameters during the process of estimating motion parameters of a moving object. The motion estimation is performed based on stereo cameras mounted on the end-effector of a robot manipulator. This approach significantly differs from other calibration approaches in that the calibration is achieved by simply observing the motion of the moving object (without resorting to any other external calibrating tools) at numerous and widely varying joint-angle configurations. A differential error model, which expresses the measurement errors of a robot in terms of robot link parameter errors and motion parameters, is developed. And then a measurement equation representing the true measurement values is derived. By estimating the above two kinds of parameters minimizing the difference between the measurement equations and the true moving pattern, the calibration of the robot link parameters and the estimation of the motion parameters are accomplished at the same time.
The classicla theory of statistical calibration assumes that the standard measurement is exact. From a realistic point of view, however, this assumption needs to be relaxed so that more meaningful calibration procedures may be developed. This paper presents a model which explicitly considers errors in both standard and nonstandard measurements. Under the assumption that replicated observations are available in the calibration experiment, three estimation techniques (ordinary least squares, grouping least squares, and maximum likelihood estimation) combined with two prediction methods (direct and inverse prediction) are compared in terms of the asymptotic mean square error of prediction.
Calibration relates the estimation of independent variable which rquires more effort or expense than dependent variable does. It would be provided with high accuracy because a little change of the result of independent variable cn cause a serious effect to the human being. Usual statistical analysis assumes the normality of error distribution or linearity of data. It is desirable to analyze the data without those assumptions for the accuracy of the calibration. In this paper, we calibrated the data nonparametrically without those assumptions and derived confidence interval estimate for the independent variable. As a method, we used kernel method which is popular in modern statistical branch. We derived bootstrap confidence interval estimate from the bootstrap confidence band.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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