一种简易的摄像机标定方法.pdf

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1、经验交流自动化技术与应用》2010年第29卷第1期TechnicaIGommunications一种简易的摄像机标定方法★王伟华。宋申民(哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：以简化以往的摄像机标定技术为研究目的，分析了标定算法对于前期图像处理的要求，给出了基于MATLAB的简易摄像机标定方法。该方法借助于常用软件完成了以往摄像机的标定算法中的大量前期图像处理工作，大大降低了编程难度，减少了工作量。实验结果表明，该方法具有很高的标定精度，可以满足增强现实和其他计算机视觉系统的需要。关键词：计算机视觉；圆阵列模板；

2、MATLAB；增强现实；摄像机标定中图分类号：TH761．7文献标识码：B文章编号：1003—7241(2010)01010104ASimpleCameraCalibrationMethodWANGWei-hua，SONGShen-rain(SchoolofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001China)Abstract：Forthesimplificationofpreviouscameracalibrationmethod，thepre—processing

3、requirementsofthemethodaredicussed，asimplecameracalibrationmethodbasedonMATLABisgiven．Thismethodcompleteslotsofpre—processingbypopularsoftware，reducesthedifficultyofprogrammingandworkload．Theexperimentalresultsshowthatthismethodhashighaccuracy．Itcanmeettheneedsofaugus

4、trealityandothercomputervisionsystems．Keywords：somputervision；circlearrayplate；MATLAB；augustreality；cameracalibration1引言标定平面(标定板)2幅以上的图像，就可以求出摄像机的立体视觉系统的设计目标是从摄像机获取的图像内外参数，由于该方法不需要知道平面模板移动的具体信息出发，计算三位空间物体的位置、形状等信息，并方位和位移信息，而且平面模板的制作简单，因此这种由此识别环境中的物体。图像上每一点亮度反映了空方法更简单、

5、灵活【引。间物体表面某点反射光的强度，而该点在图像上的几何本文采用的即为张正友的平板标定法。对于标定位置则与空间物体表面相应点的几何位置有关。这些点阵列中心提取运用椭圆拟合获得；由于张正友平板标位置的相互关系，由摄像机成像的几何模型所决定。该定法对模板和图像点的单应性要求，本文还给出了简几何模型的参数称为摄像机参数，这些参数必须由实验单易行的圆阵列排序方法，从而给出了完整的摄像机与计算来确定，实验与计算的过程称为摄像机标定f，。标定方案。至今已经有许多摄像机标定的方法。如Tsai提出的基于三维标定参照物的标定方法[3l，标定参照物

6、一般由两2标定原理块互相垂直的平面模板组成，标定前需要知道参照物表2．1摄像机模型面标定点的空间三维坐标，因而这种方法需要一套昂贵摄像机模型的选择直接影响了最后的标定结果。的精密标定设备。张正友提出了基于二维平面模板的常用的针孔模型【，】忽略了透镜的厚度和畸变的存在，因标定方法【41，张氏标定法只要求从不同角度拍摄的同一此不能很好的反映实际情况。本文算法中考虑了二阶径向畸变，比只引入一阶径向畸变的Tasi模型和针孔模型更加真实地反映了透镜实际的畸变情况【8l。在该模型·基金项目：国家863计划项目资助(编号2007AA704338

7、)收稿日期：2OO6—04一l8中，将空间点P在世界坐标系中的坐标值(x，，z)变《自动化技术与应用》2010年第29卷第1期经验交流TechnicalCommunications换为图像平面上像素坐标系中的坐标值，v)的过程可目标函数为：分解为下述的4步变换【。】：F(A，B，C，D，)=∑+Axy+By+++E)(6)(1)三维空间刚体变换：将世界坐标系中的坐标值为使上式最小，应用极值原理可得：Pw(，，)变换为摄像机坐标系中的坐标值(，，zc)。如下aA=a=aC=aD=誓aE=0(7)由此可以通过解矩阵形式表示的线性方程组

8、得到[]=R[耋]+r=[iii]，r=[]c·A，口，c，D，E之后，利用式(8)可得椭圆中心：式中：R一个3×3的旋转矩阵；Yo=，，等等(8)t——一个平移向量。2．3标定方法(2)将坐标值(x，，Z)在针孔模型中进行规范化张氏标定法要求一个