一种多分辨率混合相机系统标定方法

针对高速低分辨率相机和高分辨率相机构成的混合相机系统,提出基于空间约束的多分辨率相机标定方法.采用空间距离尺度作为统一各坐标系之间的度量单位,建立单相机内外参数模型和多相机相对外部参数模型.采用先单相机标定内部参数后多相机联合标定相对外部参数的方法完成混合相机的标定.首先使用2步法对每个相机进行内、外部参数标定,然后将这些参数作为初始值求解多相机标定模型.利用多个相机之间的空间约束,设计了相对外部参数的6步求解算法.实验表明该方法具有较高的稳定性和标定精度.     

一种基于TOF相机与CCD相机的联合标定算法研究

针对基于Time-of-Flight(TOF)相机的彩色目标三维重建需标定CCD相机与TOF相机联合系统的几何参数,在研究现有的基于彩色图像和TOF深度图像标定算法的基础上,提出了一种基于平面棋盘模板的标定方法。拍摄了固定在平面标定模板上的彩色棋盘图案在不同角度下的彩色图像和振幅图像,改进了Harris角点提取,根据棋盘格上角点与虚拟像点的共轭关系,建立了相机标定系统模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解,进行了标定实验。获取了TOF与CCD相机内参数,并利用像平面之间的位姿关系估计两相机坐标系的相对姿态,最后进行联合优化,获取了相机之间的旋转矩阵与平移向量。实验结果表明,提出的算法优化了求解过程,提高了标定效率,能够获得较高的精度。     

基于棋盘标定板的优化相机参数标定方法

相机标定是计算机视觉与重建定位的重要基础,是构建二维图像与三维空间联系的重要桥梁。该文根据传统线性相机成像的规律,在理想的针孔相机成像模型的基础上,同时针对张正友标定法中相机参数求解过程较为复杂与繁琐的问题,采用一种简易的标定方法来求解单目相机的相机参数。该方法在平面张正友标定方法的基础上,通过预先估计部分相机参数的初值进而求解理想针孔相机成像模型后,再进一步优化预估参数的方式,根据棋盘标定板的特征点的空间坐标与图像坐标的对应方程,利用奇异值分解和Levenberg-Marquardt优化的方法进行参数求解,从而避免求解繁杂的约束矩阵后再分别对相机参数进行求解的过程,达到直接求解相机参数的目的,优化求解过程,最终实现单目相机的相机标定。实验结果表明,使用该方法标定的单目相机在物距一米以下时的标定误差能够满足绝大部分视觉与定位的应用需求,且该方法具有较好的稳定性和可行性。     

相机外参数标定的数值解法

相机外参数标定的传统方法对摄站环境有一定的要求,并且在某些情况下可能不收敛.提出了一种相机外参数标定的数值解法,解决由4个以上控制点求求相机参数最优解的问题.利用3个不共线的控制点求得相机初始方向;在初始方向附近进行采样,比较每个方向上的投影误差,选择其中误差最小的作为下一步逼近的初始方向,通过多次迭代最终得到满足精确要求的相机方向和其他相机外参数.测试结果表明:该算法解算精度高,限制条件少,能够保证收敛,在精度要求较高的场合具有较大的实用价值.     

相机外参数标定的数值解法

相机外参数标定的传统方法对摄站环境有一定的要求,并且在某些情况下可能不收敛。提出了一种相机外参数标定的数值解法,解决由4个以上控制点求相机外参数最优解的问题。利用3个不共线的控制点求得相机初始方向;在初始方向附近进行采样,比较每个方向上的投影误差,选择其中误差最小的作为下一步逼近的初始方向,通过多次迭代最终得到满足精确要求的相机方向和其他相机外参数。测试结果表明：该算法解算精度高,限制条件少,能够保证收敛,在精度要求较高的场合具有较大的实用价值。     

双线阵CCD相机的畸变校正和标定方法

在双线阵CCD的三维重建中,对线阵CCD相机的标定和镜头畸变校正是基础环节。提出了一种用于三维重建中的双线阵CCD标定及镜头畸变校正方法。根据左右相机间的单应性关系,以及线阵CCD的成像原理,将双目相机间的空间关系分解成姿态角与错切角的关系。通过靶图数据的拟合,对姿态角和镜头畸变进行校正,根据求出的错切角完成相机间的标定,实现对具有镜头畸变的双线阵CCD的标定。实验结果表明,标定和校正精度满足后续三维重建中图像匹配的需求。     

基于共面圆的距离传感器与相机的相对位姿标定

近年来, 距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用, 其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用. 然而, 目前多数方法基于点匹配进行, 易错且鲁棒性较低. 本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的组合系统相对位姿估计方法. 该方法使用含有两个共面圆的标定板, 可以获取相机与标定板间的位姿, 以及距离传感器与标定板间的位姿. 此外, 移动标定板获取多组数据, 根据计算得到两个共面圆的圆心在距离传感器和相机下的坐标, 优化重投影误差与3D对应点之间的误差, 得到距离传感器与相机之间的位姿关系. 该方法不需要进行特征点的匹配, 利用射影不变性来获取相机与三维距离传感器的位姿. 仿真实验与真实数据实验结果表明, 本方法对噪声有较强的鲁棒性, 得到了精确的结果.     

基于环形镜面的相机外部参数自动标定方法

针对相机外部参数标定中参照物不在相机视野范围内的情况,提出了一种基于环形镜面的相机外部参数自动标定方法.使用半径已知的环形镜面作为反射中介,相机通过镜面反射获得参照物的图像;椭圆检测获得镜面内外圆在相平面中的方程,使用外圆方程计算出镜面在相机坐标系中的位置,然后使用内圆进行位置参数优化;在已知相机内部参数的情况下,通过解决Pn P(perspective-n-point)问题获得相机的虚像和参照物之间的旋转平移矩阵;根据平面镜成像原理,最终计算出相机与参照物之间的实际外部参数;最后通过仿真和实际实验,证明该方法简单易用,可自动完成相机外部参数的标定,并且具有较高的标定精度.     

非模型化相机标定方法及测角误差研究

结合航空摄影光学校准方法和垂线法的概念,提出了一种不依赖于解析模型的相机标定方法,对CCD全像面进行亚像素层级的全视场逐点标定,构建分度视场角-像面坐标映射表;测角过程不依赖于成像模型,而使用映射表标准值插值解算。通过对标定过程进行分析,研究了此方法中影响测角精度的关键参数:一维靶标的靶点直线度、图像处理精度等,获得了系统误差分布特性及测角不确定度。最后通过水平方向测角验证实验,验证了此方法的可行性及误差分析的正确性。     

基于三维标定板的相机标定方法

针对传统平面相机标定方法中棋盘角点坐标维度信息缺失的问题,提出一种基于三维标定板的相机标定方法.在平面标定的算法基础上,利用角点的三维坐标计算相机的内参系数.根据标定板角点的世界坐标和像素坐标的对应关系、奇异值分解(SVD)方法,求解相机的投影变换矩阵;再利用旋转向量的性质计算出相机内参的初始值;最后运用非线性优化方法...     

基于圆形靶标的数码相机外部参数标定算法

数码相机的外部参数标定是应用计算机视觉进行现场测量和图像处理的关键技术。提出一种基于圆形靶标的数码相机外部参数标定算法,首先提出一种用于估计靶标上圆的圆心在该相机像平面的像坐标的迭代学习算法,在此基础上,利用已知的数码相机内部参数和成像几何模型计算出数码相机的外部参数。实验结果表明算法具有较高的精度和良好的稳定性。     

一种简单的基于共面的摄像机参数标定方法

共面摄像机标定就是采用平面式模板来确定摄像机内外参数的过程,在此过程中图像像素和二维特征点是已知的。对于共面标定提出了一种简单及有效的方法去标定摄像机参数。即使用帧缓存中的计算机阵列图像直接来标定参数。首先采用预标定的方法标定出图像中心位置,然后根据帧存图像坐标和世界坐标之间的对应关系使用正交矩阵的约束条件来求解,在此算法中假设尺度因子为1,并且不考虑透镜畸变。所提出的算法用数字仿真图像及真实的图像检验。结果显示,所提出的算法具有较好的精度,是一种简单有效的标定方法。     

中心折反射相机标定方法综述

近十几年来,计算机视觉越来越受研究者们的欢迎,特别是全景相机由于其具有较大的视场而被广泛应用到许多领域,包括视频监控、机器人导航、电视电话会议、场景重建以及虚拟现实等。摄像机标定是从二维图像获得三维信息必不可少的一步,摄像机标定结果的好坏直接决定着三维重建结果以及其它计算机视觉应用效果的好坏,所以,研究摄像机的标定方法具有重要的理论研究意义和重要的实际应用价值。这里将2000年到2012年折反射相机标定方法按照标定像的不同分为五大类：基于线的标定、基于二维标定块标定、基于三维点的标定、基于球的标定和自标定,且简要分析其优缺点。     

A determination method of initial camera parameters for coplanar calibration

Most coplanar calibration algorithms determine the initial camera parameters from a single image under the assumption that the principal point is known in advance. However, the camera orientations, the shifted principal point and the noise corrupted on images have an influence on the estimated initial camera parameters under the above assumption. This paper proposes a useful method to determine the initial camera parameters for coplanar calibration. The proposed method can determine the initial camera parameters from the single image, wherein the principal point is considered as a parameter. In our experiments, both synthetic and real images are used. The experimental results show that the proposed method provides both stable initial camera parameters and noise robustness for changes of camera orientations, noise levels and shifts of principal point.     

基于GEP的双目视觉摄像机标定方法研究

摄像机标定是精密视觉测量的基础,传统的标定方法具有很多的缺陷。提出了一种新的双目视觉摄像机标定方法,通过引入基因表达式程序设计算法,挖掘其中潜在的坐标函数关系。将GEP标定方法与同类方案进行了比较,实验结果表明：新算法有效地提高了标定精度,加快了运算时间,具有较高的实用价值。     

一种针孔相机与三维激光雷达外参标定方法

针对针孔相机和三维激光雷达的外参标定问题,提出了一种新的方法:利用相机坐标系和激光坐标系下棋盘面的对应性,将外参标定转换为三维空间中旋转、缩放矩阵的求解问题.每帧数据可以提供4个约束,最少只需3帧数据可求解外参矩阵.方法原理简单易懂,直观明了地解释了失效退化原因.仿真实验与真实数据实验表明:提出的方法可以得到高精度的外参矩阵,且在采样帧数较少的情况下依旧可以获得很好的标定效果.     

摄像机非线性标定方法

为了有效地解决传统摄像机标定方法独立性差、附加条件繁琐的问题,提出一种基于非线性三角函数转换的摄像机标定方法.该方法无需设立参照系,仅根据摄像机架设信息,利用图像空域内的三角坐标换算、构建不同纬度之间的非线性转换模型,并通过畸变过滤手段来确定摄像机采集图像中选取点位的实际场景对应坐标,同时不降低标定的准确率.实验结果表明,该方法可以在无参考物的条件下准确的对图像进行点位标定.     

Algorithms for coplanar camera calibration

Abstract. Coplanar camera calibration is the process of determining the extrinsic and intrinsic camera parameters from a given set of image and world points, when the world points lie on a two-dimensional plane. Noncoplanar calibration, on the other hand, involves world points that do not lie on a plane. While optimal solutions for both the camera-calibration procedures can be obtained by solving a set of constrained nonlinear optimization problems, there are significant structural differences between the two formulations. We investigate the computational and algorithmic implications of such underlying differences, and provide a set of efficient algorithms that are specifically tailored for the coplanar case. More specifically, we offer the following: (1) four algorithms for coplanar calibration that use linear or iterative linear methods to solve the underlying nonlinear optimization problem, and produce sub-optimal solutions. These algorithms are motivated by their computational efficiency and are useful for real-time low-cost systems. (2) Two optimal solutions for coplanar calibration, including one novel nonlinear algorithm. A constraint for the optimal estimation of extrinsic parameters is also given. (3) A Lyapunov type convergence analysis for the new nonlinear algorithm. We test the validity and performance of the calibration procedures with both synthetic and real images. The results consistently show significant improvements over less complete camera models. Received: 30 September 1998 / Accepted: 12 January 2000     

A geometric approach for the analysis and computation of the intrinsic camera parameters

The authors of this paper adopted the projected characteristics of the absolute conic in terms of the Pascal's theorem to propose an entirely new camera calibration method based on purely geometric thoughts. The use of this theorem in the geometric algebra framework allows us to compute a projective invariant using the conics of only two images which expressed using brackets helps us to set enough equations to solve the calibration problem. The method requires restricted controlled camera movements. Our method is less sensitive to noise as the Kruppa's-equation-based methods. Experiments with simulated and real images confirm that the performance of the algorithm is reliable.