張正友------攝像機標定技術

1.研究背景 為了從2D圖像中提取米制信息，攝像機標定在3D計算機視覺里的 必要的一步。從照相測量法團體開始，已經做了很多工作，最近 在計算機視覺里研究的更多。我們可以把它們大致分為兩類：攝 像測繪標定和自標定。 攝像測繪標定.它通過觀察一個在3D空間幾何信息已知的標定物 來實現的。該方法十分有效。標定物一般包括2-3個正交的平面 。有時，一個平面的精確平移也是需要知道的。這些方法需要昂 貴的標定設備和精細的步驟。 自標定.這種方法不需要使用任何標定物。只是在一個靜態的場 景中移動一個攝像機，該場景通常在攝像機的內部參數上從攝像 機顯示中提供了2個約束。因此，如果用固定的內部參數的攝像 機拍攝出的圖片，3幅對應的圖像則足以獲取內部和外部參數， 有了這些參數則可以重建三維結構。這些方法很靈活，但是不夠 成熟。因為那有很多的參數需要估計，我們很難經常獲取可靠的 結果。 其它存在的方法： 我們目前的研究集中在桌面視覺系統(DVS),因為DVS潛在的使用 很大。攝像機越來越便宜越來越普遍。DVS是面對非計算機視覺 專家的大眾。一個典型的計算機用戶是偶爾使用一下視覺任務， 所以不愿意投資到昂貴的設備。因此，靈活，穩定和廉價是非常 重要的。本文敘述的攝像機標定技術就是基于以上考慮的。 本文提出的技術僅要求攝像機拍攝處于不同姿態的同一個平面模 板。該模板可用激光打印機打印并貼在平面表面上。攝像機和平 面模板都可以移動。并且移動不需要知道。該方法基于攝影測繪 標定技術與自標定之間，因為我們使用2D米制信息而不是3D或絕 對信息。計算機模擬和實際數據都表明該方法具有很好的結果。 與的經典的方法相比，本方法更為靈活。與自標定相比，它具有 很好的穩定性。我們相信它使3D計算機視覺從實驗室到應用大大 前進了一步。 注意到Bill Triggs最近提出了一種基于至少5張平面模板視圖的 自標定技術。他的方法要比我們的更為靈活，但是也更難初始化 。Liebowitz和Zisserman描述了一種為透視圖的米制校正技術， 它使用米制信息如已知角，兩個相等但不已知的角，和已知的長 度比率。他們同時提到用至少三幅校正平面可以測出攝像機的內 部參數，雖然沒有提供實驗數據。 本文的組織結構如下。第2部分描述了觀測一個平面基本的約束 。第3部分描述了標定的程序。我們從一個簡單的解決方法開始 ，然后采用非線性優化。徑向透鏡變形已經建立了模型。第4部 分研究本方法可能失敗的情況。這些情況可以很容易避免。第5 部分提供了實驗數據。計算機模擬和實際實驗數據都驗證了該方 法。在附錄中，我們提供了一些詳細的信息，包括模板和圖像的 單應數估計技術。

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