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1、第23卷第5期计算机学报Vol.23No.52000年5月CHINESEJ1COMPUTERSMay2000基于平面二次曲线的摄像机标定1)1),2)1)杨长江孙凤梅胡占义1)(中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室北京100080)2)(北方工业大学基础学院北京100041)摘要提出了一种基于平面二次曲线的摄像机标定方法.该方法只需要摄像机在2个或2个以上不同的方位摄取一个含有3个或3个以上同心二次曲线的平面模板的图像,摄像机和平面模板都可以自由移动.所提出的摄像机标定方法在求解过程中不需要非线性迭代,可以直接获得解析解.由于该方法利用二次曲线作为标定基元,简化了基元对应问题,并且精
2、度和稳定性都比较高.另外该方法原理简单,对设备的要求比较低,非常适合对计算机视觉不太熟悉的人员使用.关键词摄像机标定,平面模板,二次曲线,单应性矩阵中图法分类号:TP391PlanarConicBasedCameraCalibration1)1),2)1)YANGChang2JiangSUNFeng2MeiHUZhan2Yi1)(NationalLaboratoryofPatternRecognition,InstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080)2)(CollegeofFundamentalResearch,N
3、orthChinaUniversityofTechnology,Beijing100041)AbstractInspiredbythetechniqueproposedbyZhang,thispaperproposesaneweasycameracalibrationtechnique.Thetechniqueonlyrequiresthecameratoobserveamodelplaneshownatafew(atleasttwo)differentorientations.Themodelplanecontainsafew(atleastthree)concentricconics.E
4、itherthecameraorthemodelplanecanbefreelymovedandthemotionsneednotbeknown.Allcomputationsinvolvedarematrixoperationsinthelinearalgebra,andaclosed2formsolutioncanbeobtained.Sincetheconicsareusedasthecalibrationprimitives,whichareglobalfeatures,theproposedtechniqueismorerobustandstable.Bothcomputersim
5、ulationandrealdataareusedtotesttheproposedtechnique.Comparedwiththeclassicaltechniqueswhereanexpensivecalibrationpatternisalwaysused,thistechniqueiseasytouseandmoreflexible.Keywordscameracalibration,modelplane,conic,homography随着计算机视觉的发展,最近成为该领域的研究热点1引言[3—5]之一.目前,随着计算机的普及、网络和多媒体的迅猛发展,数码摄像机越来越便宜,它的应用
6、也越来摄像机标定是从二维图像获取三维信息必不可越广泛.对于对计算机视觉不太熟悉的普通人员来少的步骤.摄像机标定首先在摄影测量学中提出[1,2],说,灵活、稳定与低成本是摄像机标定的首位要求.收稿日期:1999207214;修改稿收到日期:1999212201.本课题得到国家自然科学基金(69775006)和“八六三”高技术研究发展计划(863251229820203)资助.杨长江,男,1974年生,硕士研究生,主要研究方向为三维视觉和几何基元提取.孙凤梅,女,1956年生,讲师,主要研究方向为光学研究.胡占义,男,1961年生,获博士学位,研究员,博士生导师,主要研究方向为三维视觉、主动视觉
7、、特征提取、视觉机器人导航等.542计算机学报2000年最近,Zhang提出利用平面模板来标定摄像XuX[6]机.在Zhang的方法中,要求摄像机在两个以上不Ysv=K[r1r2r3t]=K[r1r2t]Y同的方位拍摄一个平面模板的图像,模板可以用普011通的激光打印机打印,贴在一个平面上(如硬皮书1面),摄像机和模板都可以自由地移动,不需要知道在这里,我们仍采用M来表示模板平面上的T•T运动参数.这种方法本
