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基于灭点径向一致性约束的相机标定研究

作　者: 韩超
导　师: 张登银
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 相机标定灭点几何径向畸变约束最小二乘法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

相机标定技术是从二维数字影像中获得三维信息的关键技术,也是计算机视觉中重要的基础研究之一,在摄影测量、机器视觉、安防监控、三维重建、生物医学、遥感测绘、导航控制等领域有着广泛的应用。本文针对TSAI两步法相机标定过程无法求解相机主点位置的问题,引入灭点知识对TSAI两步法进行改进,建立了相机内参数以及TSAI两步法相机标定过程参数间的严格数学关系,提出了一种基于灭点径向一致性约束约束下的相机参数标定方法。本文的具体工作包括以下几个部分:1)、对相机标定的一些相关理论进行研究,包括相机模型、畸变模型、灭点几何理论以及误差处理方法。2)、对现有数码相机标定技术进行归纳总结与对比分析,重点研究了TSAI两步法和单像灭点标定法,对以上两标定算法的原理和具体步骤进行研究,实验并对比分析其优缺点。3)、针对TSAI两步法相机标定过程无法求解相机主点位置的问题,本文引入灭点几何约束对TSAI两步法进行改进,建立了相机内参数以及TSAI两步法相机标定过程参数间的严格数学关系,最终求解出相机内方位参数以及径向畸变参数。4)、对TSAI两步法及改进后的算法进行相应实验,对实验结果从各个方面进行对比分析,结果证明了改进后算法的有效性、高精度和稳定性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究背景  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
  1.3 论文主要研究内容  12-13
第二章理论基础  13-21
  2.1 相机标定模型  13
  2.2 相机畸变模型  13-16
    2.2.1 径向畸变差  14-15
    2.2.2 偏心畸变差  15-16
  2.3 灭点几何  16-18
    2.3.1 灭点的概念  16-17
    2.3.2 灭点与主点的几何关系  17-18
  2.4 数据处理方法  18-21
第三章基于灭点几何的相机标定  21-39
  3.1 确定灭点的过程  21-24
  3.2 相机内方位参数计算  24-25
    3.2.1 计算主点（垂心）  24-25
    3.2.2 计算主距（焦距f）  25
  3.3 畸变参数计算  25-30
    3.3.1 最优直线斜率的获取  26-28
    3.3.2 畸变模型构建  28
    3.3.3 计算畸变参数  28-30
  3.4 实验结果及分析  30-39
    3.4.1 内参数实验结果及分析  30-33
    3.4.2 畸变参数实验结果及分析  33-39
第四章引入灭点知识的TSAI 两步法  39-57
  4.1 三个坐标系间的变换  39-40
  4.2 基于径向一致排列约束的TSAI 标定法  40-47
    4.2.1 基本原理  41-42
    4.2.2 标定过程  42-45
    4.2.3 TSAI 两步法实验与结果  45-47
  4.3 引入灭点知识的TSAI 两步法  47-51
    4.3.1 灭点的计算  47-48
    4.3.2 利用灭点计算主点  48-49
    4.3.3 其他参数的求解  49-51
  4.4 实验结果及分析  51-57
    4.4.1 改进的TSAI 两步法实验结果  51-52
    4.4.2 误差分析  52-57
总结与展望  57-58
攻读硕士学位期间发表的论文  58-59
缩略词  59-60
图表清单  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

基于灭点径向一致性约束的相机标定研究

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