多視點視頻中多攝像機聯(lián)合標定研究.pdf

1、攝像機標定是計算機視覺領域的一項關鍵技術，是從二維(2D)圖像提取三維(3D)空間信息必不可少的步驟，這項技術已被廣泛應用于3D結(jié)構重建、導航、視覺監(jiān)控等領域。多視點視頻系統(tǒng)視頻源端的多路視頻信號是由攝像機陣列對同一場景從不同角度拍攝得到，攝像機陣列的標定參數(shù)是多視點視頻編碼需要傳輸?shù)膮?shù)，應用于解碼端的圖像繪制，因此多攝像機標定是多視點視頻系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。 本文對攝像機標定技術進行了全面的分析與概括，以視覺系統(tǒng)所用攝像機數(shù)目為

2、主線，從單攝像機標定、雙視攝像機標定和多攝像機標定三個方面研究了攝像機標定問題及其在多攝像機聯(lián)合標定中的應用。主要工作及取得的成果如下： 簡要介紹了攝像機標定的基本原理，概括了直接線性變換方法、利用透視變換矩陣標定法和Tsai兩步法等傳統(tǒng)攝像機標定方法。通過總結(jié)得出：當不考慮攝像機成像過程中鏡頭的非線性畸變時，攝像機標定所解決的問題是通過解超定線性方程組得到標定參數(shù)。當考慮非線性畸變時，通過非線性優(yōu)化算法獲得標定參數(shù)。

3、對基于平面模板的單攝像機標定方法進行了實驗研究，用于單獨標定多攝像機系統(tǒng)中的各個攝像機。根據(jù)模板平面和其成像平面之間的單應性關系對攝像機內(nèi)參數(shù)矩陣的約束，求解出攝像機的內(nèi)部參數(shù)以及攝像機和模板平面之間的位置關系。實驗結(jié)果表明該方法可以較好地獲得各個攝像機的內(nèi)部參數(shù)。 用立體視覺中的雙視攝像機標定方法實現(xiàn)多視點采集系統(tǒng)的多攝像機標定。與單攝像機標定不同，雙視攝像機標定除了要得到各個攝像機的內(nèi)部參數(shù)外，還需要通過標定得到雙攝像機之間

4、的相對位置關系。本文首先實現(xiàn)了雙視攝像機立體標定，以某一個模板平面作為一個固定的世界坐標系，在設定參考攝像機后，通過重復進行立體標定，將雙視攝像機標定擴展到多攝像機標定，求得各攝像機的位置關系。但是，這種方法也帶來了不一致性問題。 最后重點研究了多攝像機聯(lián)合標定方法，在討論了點標定、一維標定及二維標定等多攝像機標定方法的基礎上，提出一種基于多視定位算法的多攝像機標定方法。標定過程只需一塊可自由移動的平面模板即可，利用約束優(yōu)化思想