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摄像机标定及同心拼图技术研究

作　者: 赵艳华
导　师: 王建宇
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 摄像机自定标主动视觉摄像机参数三维重建同心拼图基于图像的绘制(IBR)
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 335次
引　用: 2次
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内容摘要

本论文主要探讨两个方面的技术：摄像机标定技术、同心拼图技术，它们都与视觉、图像相关，摄像机定标是从二维图像信息得到三维空间信息的基本要求，是完成许多视觉工作必不可少的步骤；同心拼图是一种基于图像的绘制方法(IBR)，用于将摄像机拍摄的图像信息有效地组织起来，实现虚拟场景的构建以及漫游。摄像机定标，即通过实验和计算，求得摄像机的外部参数(空间位置、方向，即旋转矩阵和平移矩阵)和内部参数(焦距、光心、纵横比、畸变系数等)。标定算法分传统的定标技术和自定标技术，后者与前者相比，不依赖形状、尺寸已知的定标参照物，较为灵活易行。本文研究的重点是基于主动视觉的自标定方法，所谓主动视觉是指控制摄像机做特定运动，根据运动前后拍摄的照片结合相关的运动参数就可以标定出相机的参数来。本文分析了一种基于主动视觉的方法，得到理论和实际的一些结果，提出用非线性的方法对结果进行一些优化，然后提出另一种线性算法，使得对相机运动的控制较为宽松，分析了它的结果。相机标定的一种应用就是用于三维重建，本文也对它进行了初步探讨，在本文提出的算法背景下可以根据对应的图像点坐标来求得该点的三维坐标，从所作的试验可以看出这种算法具有较好的鲁棒性，且计算简单。在同心拼图方面，首先介绍了它的基本原理，后面详细说明了它的实现过程以及实现中的困难，以后的一些发展方向等等。

全文目录

1 绪论  6-12
  1.1 引言  6-7
  1.2 摄像机定标技术分类  7-10
  1.3 同心拼图技术的发展  10-11
  1.3 本论文的主要研究内容  11-12
2 摄像机成像模型  12-21
  2.1 透视投影变换矩阵  12-14
  2.2 基于透视投影变换矩阵的传统标定算法  14-18
  2.3 摄像机镜头畸变  18-21
    2.3.1 对称的径向失真或桶形失真δ_r  18-19
    2.3.2 图像中心点偏移失真δ_d  19
    2.3.3 成像面不平整失真δ_u  19
    2.3.4 成像面内成像失真δ_f  19-21
3 自标定算法的基础  21-30
  3.1 图像对间存在的一些基本关系  21-25
    3.1.1 对极几何关系、极点和极线  21-22
    3.1.2 基本矩阵和本质矩阵  22-24
    3.1.3 单应性矩阵  24-25
  3.2 图像点的匹配  25-26
  3.3 求基本矩阵、本质矩阵的基本算法  26-30
    3.3.1 高斯-约当全主元消去法与线性最小二乘法  27-28
    3.3.2 求基本矩阵与本质矩阵  28-30
4 自标定具体算法及实现  30-47
  4.1 基于绝对二次曲线的自标定算法  30-32
  4.2 一种基于主动视觉的算法  32-39
    4.2.1 内参数确定  32-35
    4.2.2 结果分析  35-36
    4.2.3 图像的三维重建与分析  36-37
    4.2.4 非线性寻优对结果进行改进  37-38
    4.2.5 实际图像的实验  38-39
    4.2.6 分析总结  39
  4.3 利用极点的相机标定算法  39-47
    4.3.1 线性算法描述  39-40
    4.3.2 算法实现  40-41
    4.3.3 理论结果分析  41-42
    4.3.4 在三维重建中的应用  42-45
    4.3.5 实际图像试验  45-46
    4.3.6 总结  46-47
5 同心拼图(CM)的理论知识  47-53
  5.1 同心拼图的获取  47-48
  5.2 平面狭缝图像场的数据表示  48-49
  5.3 同心拼图新图象的生成  49-51
  5.4 深度问题与多同心拼图技术  51-53
6 具体实现  53-58
  6.1 生成同心拼图  53-54
  6.2 生成新视点图像  54-55
  6.3 模拟实现  55-56
  6.4 总结  56-58
结束语  58-59
致谢  59-60
参考文献  60-63

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