拋物面鏡攝像機的配置及標定方法研究.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，人們迫切需要大視場的攝像機代替有限視場的傳統(tǒng)攝像機。如今，大視場成像實現(xiàn)的方法主要有時性高的一次成像法和多幅圖像后期拼接法。本文所研究的折射反射成像法屬于前者。在研究對比之后，我們選擇了拋物面鏡作為折射反射成像系統(tǒng)中的反射鏡面。為簡化折射反射視覺系統(tǒng)的成像模型，便于將獲得的圖像通過簡單的數(shù)學模型變換成透視投影圖像，在配置該系統(tǒng)時，令其滿足單視點中心投影約束以及同軸約束。針對本文構建的單視點拋物面鏡折射反射成像系統(tǒng)，提

2、出了在已知攝像機內參數(shù)的條件下標定其余參數(shù)的一種算法。
　　本論文著重解決以下兩個問題：
　　(1)如何將拋物面鏡與普通CCD攝像機配置成滿足單視點中心投影約束的拋物面鏡全景攝像機。
　　(2)基于配置好的拋物面鏡攝像機，已知攝像機內參數(shù)，如何快速有效的標定其鏡面參數(shù)及外參數(shù)。
　　針對第一個問題，本文首先通過數(shù)值仿真實驗給出拋物面鏡攝像機的配置與圖像擬合誤差之間的關系圖，從而確定最佳參數(shù)配置范圍。接著，研究了利

3、用拋物面鏡攝像機在不同空間位置所拍攝的平面圖像標定拋物面鏡攝像機的算法。在攝像機內參數(shù)已知情況下，借助平面誘導的單應矩陣將標定問題轉化為多項式特征值問題，從而獲得待標定參數(shù)的解析解，避開復雜的數(shù)值計算，達到快速標定參數(shù)的目的。最后，對標定算法的有效性和魯棒性分別采用數(shù)值仿真實驗和真實圖像實驗進行驗證，并從定性和定量的角度分析了算法的標定精度。結果表明，我們的算法能夠獲得較高的標定精度，滿足視覺監(jiān)控、機器人同步定位與地圖構建等實際應用場景