三维扫描系统模型参数标定方法研究

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1、摘要摘要三维扫描技术以其独有的优势正在各行各业发挥着越来越重要的作用。与传统的三维信息获取技术相比，它能够快速、精确、无接触地完成对于复杂型面的三维扫描。目前，它的主要应用领域有工业、影视、虚拟现实、医学、国防、文物保护、游戏娱乐、三维传真等。对于基于双目视觉原理进行三维扫描的应用场合，摄像机的标定是从二维图像恢复三维图像的前提。在三维扫描系统中，标定方法对测量结果的影响是决定性的，本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法，采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求，并提出两种标定方法来实现摄像机的参数标定。其主要工作如下：1．提出了一种基于

2、平面模板图像校正的标定方法。首先利用直线透视投影不变性的基本原理对畸变系数进行标定；然后对用于标定的平面模板图像进行畸变校正，补偿畸变影响，使其恢复或逼近理想图像，这样就能够按照理想针孔成像对校正后的图像进行建模：最后利用理想针孔模型进行标定。2．提出了一种基于固定参数与可变参数的标定方法。首先标定固定参数，也即标定纵横比；然后利用平面模板法标定可变参数的初值；最后把固定参数作为一个约束，建立了带约束的优化目标函数，非线性优化求得可变参数的最优解。与张正友的平面模板法相比，作了以下三点改进：(1)在摄像机成像模型中增加了切向畸变；(2)针对标定摄像机可变参数初

3、值环节进行研究，在标定点的选取上作了改进：(3)把圃定参数作为目标函数的一个约束来进行非线性优化。在实验标定出摄像机参数的基础上，利用二维三维转换模型计算和比较了两种标定方法的误差大小。实验表明，本文提出的两种标定方法具有较高的精度，稳定性也较好。在本文的最后，分析讨论了所提方法的优缺点和课题需进一步研究的问题。关键词：三维扫描摄像机标定平面模板图像校正Levenberg-Marquardt算法固定参数可变参数东南大学硕士学位论文Abstract11le3Dscanningtechn010阱w汕抛p枷cularpredomin础，isplaying肌inere

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