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机器视觉系统的标定方法_孙红
358 中国农业工程学会2005 年学术年会论文集
机器视觉系统的标定方法
1 1
孙红 , 孙明
(1. 中国农业大学信息与电气工程学院 北京100083)
摘 要 : 机器视觉系统中,对图像采集系统进行标定是实现三维空间立体视觉的基本步骤, 目前对摄像机的内外参数进行标定的方法
有传统标定方法, 自标定方法等,本文就将对这几种标定方法进行分别说明,并进行比较。
关键词:机器视觉;摄像机标定
中图分类号: TP387
0 引 言
机器视觉技术以其非接触、速度快、精度高等优
点,被广泛的应用于工业、农业、航天、遥感以及医
学等各个领域。对于目前机器视觉的主要研究方向三
维重建技术来说,其关键步骤之一就是摄像机的标定。
CCD 摄像机的结构参数直接关系到图像采集与检测的
精度,这些参数可以分为内部参数和外部参数。内部
参数包括摄像机镜头畸变中心、镜头畸变系数* 、摄像
机的有效焦距和像面横纵像素转换当量比例系数;外
部参数包括摄像机坐标系与世界坐标系之间的转换矩
阵和平移矩阵。设备标定就是求解它们的内部参数和
外部参数的过程,从而帮助三维重构来研究三维空间
特征点(或某一空间域的所有点)的空间位置与二维
图像对应点的坐标间的定量关系[1],如图 1 所示。
图 1. 摄像机变换模型[2]
目前,常用的摄像机标定方法有传统标定方法、 Fig1.Camera perspective model[2]
自标定方法和基于主动视觉的标定方法。下面就将针
对这几种方法进行比较。 1.1 直接线性变换
Abdal-Aziz 和 Karara 于 70 年代初提供了直接线性
1 传统摄像机标定方法
变换摄像机标定的方法,他们从摄像测量学的角度深
入的研究了图像和环境物体之间的关系,建立了摄像
传统摄像机标定的方法是利用景物的结构信息, 机成像几何的线性模型,这种线性模型参数的估计完
通常是一个结构已知、加工精度很高的标定块作为定 全可以由线性方程的求解来实现 [3] 。空间点 P
向参照物,通过空间点和摄像点之间的对应关系来建 (Xc,Yc,Zc )在像平面(x,y )坐标上成像 p 的构造方
立摄像机模型参数的关系,然后通过优化算法提取参 程为:
数。该标定方法可以使用任何摄像机模型、标定精度
高,但标定过程复杂,并对标定块的精度要求较高, ⎡−f ⎤ ⎡X −X0⎤
在实际应用的许多情况中无法使用标定块而难以完成 ⎢ ⎥ λ ⎢ − ⎥
x−x0 R Y Y
⎢ ⎥ ⎢ 0 ⎥
标定。 ⎢⎣y −y0⎦⎥ ⎢⎣Z −Z0 ⎦⎥
(1)
*
收稿日期: 修订日期: 其中λ为物像放大倍数,R 为物空间坐标系到像坐标系
作
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