基于局部標(biāo)定物的大場景相機(jī)標(biāo)定方法研究.pdf

1、近年來，隨著計算機(jī)視覺的發(fā)展和數(shù)碼相機(jī)的普及，利用消費(fèi)級的普通相機(jī)獲取大場景中的結(jié)構(gòu)信息和實現(xiàn)場景的三維重建得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而實現(xiàn)基于普通相機(jī)的三維測量和重建關(guān)鍵的一步是實現(xiàn)相機(jī)的標(biāo)定，通過相機(jī)標(biāo)定得到三維空間點和二維圖像點之間的投影模型。對于大視場的相機(jī)標(biāo)定，相機(jī)標(biāo)定的精度和靈活性都是需要考慮的重要因素。目前文獻(xiàn)中已有的相機(jī)標(biāo)定方法在用于大視場的普通相機(jī)時，都存在一定的局限性，基于標(biāo)定物的相機(jī)標(biāo)定方法精度高但是靈活性差，相機(jī)自

2、標(biāo)定方法可操作性強(qiáng)但不適用于大部分對精度有要求的場合。本文在分析和總結(jié)已有相機(jī)標(biāo)定方法特點的基礎(chǔ)上，研究如何兼顧精度和靈活性對大場景中的相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，主要完成的工作如下：
　　1、本文提出了一種利用多個小棋盤的大場景相機(jī)標(biāo)定方法，克服了張正友的棋盤標(biāo)定法應(yīng)用于大場景時靈活性差的局限性。該方法在大場景中放置多個小棋盤，通過求解每個棋盤平面與相機(jī)成像面的單應(yīng)性矩陣得到每個小棋盤平面與成像面的旋轉(zhuǎn)和平移向量，進(jìn)而求出每個小棋盤平面相對于

3、選定的基準(zhǔn)平面的旋轉(zhuǎn)和平移向量，然后將多個小棋盤旋轉(zhuǎn)和平移到給定的基準(zhǔn)平面上形成一個整體的大棋盤，最后建立形成的大棋盤上所有特征點的重投影誤差函數(shù)和。以標(biāo)定基準(zhǔn)小棋盤得到的相機(jī)參數(shù)作為初值，采用模式搜索法優(yōu)化重投影誤差函數(shù)得到相機(jī)標(biāo)定的最終結(jié)果。仿真實驗和真實數(shù)據(jù)實驗結(jié)果均表明，該算法能較好的標(biāo)定出大視場相機(jī)的參數(shù)，同時靈活性得到提高。
　　2、本文提出了一種基于人工消失點的大場景相機(jī)標(biāo)定方法，克服了現(xiàn)有的標(biāo)定方法中要求場景中存在

4、特定的結(jié)構(gòu)化信息的局限性，同時將基于正交消失點的大場景相機(jī)標(biāo)定方法推廣到消失點一定程度上偏離正交的情況，擴(kuò)展了方法的適用范圍。該方法在大場景中擺放兩根設(shè)計好的貼有圓形標(biāo)志物的標(biāo)志桿人工引入兩組平行線，通過檢測圓形標(biāo)志物的圓心坐標(biāo)擬合得到引入的直線方程，求解直線的交點得到消失點坐標(biāo)，然后建立相機(jī)內(nèi)參數(shù)、引入的兩組平行線的夾角與其形成的消失點之間的約束函數(shù)，以消失點正交條件下得到的相機(jī)參數(shù)作為初值，采用模式搜索法優(yōu)化誤差函數(shù)得到相機(jī)標(biāo)定的最