拋物面鏡攝像機(jī)的配置及標(biāo)定方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們迫切需要大視場(chǎng)的攝像機(jī)代替有限視場(chǎng)的傳統(tǒng)攝像機(jī)。如今，大視場(chǎng)成像實(shí)現(xiàn)的方法主要有時(shí)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(duì)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(jiǎn)化折射反射視覺(jué)系統(tǒng)的成像模型，便于將獲得的圖像通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型變換成透視投影圖像，在配置該系統(tǒng)時(shí)，令其滿足單視點(diǎn)中心投影約束以及同軸約束。針對(duì)本文構(gòu)建的單視點(diǎn)拋物面鏡折射反射成像系統(tǒng)，提

2、出了在已知攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的條件下標(biāo)定其余參數(shù)的一種算法。
　　本論文著重解決以下兩個(gè)問(wèn)題：
　　(1)如何將拋物面鏡與普通CCD攝像機(jī)配置成滿足單視點(diǎn)中心投影約束的拋物面鏡全景攝像機(jī)。
　　(2)基于配置好的拋物面鏡攝像機(jī)，已知攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)，如何快速有效的標(biāo)定其鏡面參數(shù)及外參數(shù)。
　　針對(duì)第一個(gè)問(wèn)題，本文首先通過(guò)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)給出拋物面鏡攝像機(jī)的配置與圖像擬合誤差之間的關(guān)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(jī)在不同空間位置所拍攝的平面圖像標(biāo)定拋物面鏡攝像機(jī)的算法。在攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)已知情況下，借助平面誘導(dǎo)的單應(yīng)矩陣將標(biāo)定問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多項(xiàng)式特征值問(wèn)題，從而獲得待標(biāo)定參數(shù)的解析解，避開復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算，達(dá)到快速標(biāo)定參數(shù)的目的。最后，對(duì)標(biāo)定算法的有效性和魯棒性分別采用數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)和真實(shí)圖像實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，并從定性和定量的角度分析了算法的標(biāo)定精度。結(jié)果表明，我們的算法能夠獲得較高的標(biāo)定精度，滿足視覺(jué)監(jiān)控、機(jī)器人同步定位與地圖構(gòu)建等實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景