基于合作标定物的相机标定方法研究

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1、密级:硕士学位论文基于合作标定物的相机标定方法研究作者姓名：游迪指导教师：杨世洪研究员光电技术研究所光电传感器研究室学位类别：工学硕士学科专业：物理电子学研究所：中国科学院光电技术研究所二○一六年五月StudyofCameraCalibrationmethodBasedonCooperationCalibrationObjectsByYouDiAThesisSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthed

2、egreeofMasterofPhysicalElectronicsTheInstituteofOpticsandElectronicsChineseAcademyofScienceMay,2016致谢致谢时光飞逝，日月如梭，转眼又是一年毕业季。感恩可以走进光电所的大家庭，度过美好的三年时光。首先感谢杨世洪老师以及赵汝进师兄对我学习和生活上的帮助。杨老师是一位和蔼可亲、关爱学生、治学严谨的老师，不仅在学业上寄予我们许多支持和辅导，在生活中也对我们处处关照。而赵师兄经常在百忙之中抽出时间和我讨论，并指导，给予了我很多好的建议，并且他在学

3、术上的严谨和睿智一直深深影响着我，无论是开题，中期，甚至是最后的毕业论文，赵师兄都是不厌其烦地指点我，虽然一直称呼他为赵师兄，但其实心里面一直认为他也是我的老师。能遇到这么好的老师们，是我读研期间最大的幸运！其次，我要感谢实验室的其他老师们，他们平日里对我的课题进展和生活也很关心。秘书姐姐不厌其烦的帮我进行论文报账等工作，每当有问题时也耐心的帮我解答。另外，研究生部的老师们在学习和生活上给过我不少帮助，非常感谢他们。再次，我要感谢我的师兄师姐们，他们平日里对我很关照，在我找工作和文献调研期间帮助我许多，我能够顺利完成课题，找到心仪的工

4、作我很感动。此外，我要感谢实验室的同学们，在他们的鼓励和支持下我参加了许多国科大和光电所的活动，丰富了自己的课余生活。最后，感谢我的父母和朋友们，在你们的支持下我一步步成长，我会努力成为更好的人，不辜负你们的期望！感谢所有的论文评阅老师以及答辩委员会的所有老师，感谢你们对学生的悉心点评和指导！最后，再一次向所有关心、支持和鼓励我的老师、同学、朋友、亲人们致以我最衷心的感谢！游迪2016年5月I摘要摘要相机标定是计算机视觉领域的一个重要工作，尤其是视觉测量系统的一个重要的技术环节。相机标定的准确性对整个视觉测量系统的测量精度有很大的影响

5、。一般而言，相机标定技术可以分为如下几种：视觉主动式标定技术、传统标定技术、相机本身标定技术。方法的选择往往基于实际的需求。对相机标定方法的要求是标定操作简单且精度高。基于此要求，本文的研究重点是传统方法，即基于合作标定物的标定技术。本文从相机标定基础理论出发，着重介绍了三维空间点到计算机帧存图像点的转换关系。为提出后续的相机标定方法提供了可靠的理论支撑。三种经典方法中的张正友平面标定方法因为其标定过程相对简单，标定结果较准确，在实际视觉测量系统中应用广泛。该方法本身只求解了两阶径向畸变系数，为了充分研究该方法的性能，通过仿真实验，探

6、求了高阶径向畸变对该方法的影响。同时，本文在张氏标定方法的基础上提出了一种基于除法模型的相机标定方法，该方法巧妙地将畸变系数与单应性矩阵同时求解，使得在不使用非线性优化的情况下，得到与张氏方法精度相当的标定结果。同时该方法还考虑了畸变中心与主点不重合的情况，添加了畸变中心这一参数。通过仿真以及实验验证了该方法标定结果的准确性。基于合作标定物的相机标定方法中有三种经典的方法，其中线性方法是最简单最快捷的标定方法，但因其没有考虑相机畸变的存在，所以在标定精度上有所不足。本文在经典线性标定方法的基础上，根据实际工程需求，提出了一种基于标志器

7、的相机标定方法。该方法是在线性标定方法的基础上，继续估计径向畸变，利用非线性优化对所有参数进行优化。通过实际实验证明了该方法的正确性。最后给出了本文所搭建的相机标定系统，并进行了10次完整的相机标定，得到10个标定结果，通过标定结果的分析，证明该系统简单、实用、功能正确。关键词：计算机视觉，视觉测量，相机标定，标志器，张正友平面标定法IIABSTRACTABSTRACTCameracalibrationisanimportantworkinthefieldofcomputervision.Inparticular,itisanimpo

8、rtanttechniqueinvisionmeasurementsystem.Cameracalibrationaccuracyhasagreatinfluenceonthemeasurementaccuracyoft