基于滅點的攝像機自標定方法研究.pdf

1、攝像機標定是機器視覺領域中的一項非常重要的技術，主要應用在移動機器人導航，場景三維重建，視覺監(jiān)控和虛擬現(xiàn)實等相關領域。攝像機標定方法主要分為三大類：第一類是傳統(tǒng)的攝像機標定方法，它是基于精確的立體標定靶標的一種攝像機標定技術；第二類是攝像機自標定方法，這類方法的實現(xiàn)與具體的靶標和具體的場景結構沒有任何關系，它主要是利用攝像機參數(shù)的自身約束來確定攝像機的內參數(shù)；還有一類是基于主動視覺的攝像機標定方法，它在標定過程中通過精確控制攝像機進行某

2、種運動（比如說平移或旋轉）實現(xiàn)攝像機標定。該方法雖然消除了傳統(tǒng)方法對3D立體靶標的依賴性，然而，這種方法也需要一個已知的精確的攝像機操作平臺。另外，還存在一些其它的攝像機標定方法，比如張正友的基于平面模板的攝像機標定技術，以及基于神經網絡算法或者遺傳算法等思想的一些攝像機標定方法。
　　本論文主要研究的內容是基于滅點的攝像機自標定方法。在投影幾何中，滅點是三維空間中的無窮遠點經過投影變換后在圖像平面上的像點。空間中一條直線的無窮遠

3、點僅代表著該直線的方向，與具體直線的位置和點的坐標無關。將無窮遠點代入投影變換公式，就會使得攝像機單應矩陣的第四列向量（位移列向量）為零向量，即空間中無窮遠點與像平面上的滅點之間的投影變換關系與攝像機在空間中的相對位移無關，利用滅點可以在兩幅不同的圖像之間得到一個與攝像機位移無關的變換矩陣。因為這種與位移的無關性，在標定過程中，可以使攝像機在空間場景中任意移動而不受約束。本文主要提出了兩種攝像機自標定方法，這兩種方法都是基于兩幅圖像之間

4、有一個與攝像機相對位移無關的變換矩陣的思想實現(xiàn)的。第一種方法是利用一個變換矩陣和引入一個額外的約束條件進行攝像機自標定，使得攝像機僅利用兩幅圖像就可以實現(xiàn)自標定；另一種是使用至少兩個不同的變換矩陣進行攝像機自標定，這種方法可以通過多幅圖像得到更加穩(wěn)定和精確自標定結果。由于滅點的引入，攝像機可以在空間的任何位置以任何角度拍攝靶標圖像，因此，在某些特定的應用環(huán)境中（拍攝的圖像容易獲得滅點的環(huán)境），本文提出的這兩種方法都可以實現(xiàn)攝像機在線自標