視場內(nèi)無控制點的攝像機標定方法研究.pdf

1、攝像機標定是攝像測量的基礎和關鍵步驟，攝像系統(tǒng)的微小誤差在測量結果中可能被放大成千上萬倍，所以要得到高精度的測量結果，必須對攝像系統(tǒng)進行高精度的標定。攝像機標定一般是通過空間位置精確已知的控制點與其對應的二維圖像點之間的關系建立方程組，解算攝像機的內(nèi)外參數(shù)。但是在海上或者空中以及其他視場內(nèi)無法布置合作標志的場景下，沒有控制點可以利用，以致現(xiàn)有的方法無法對攝像機進行標定，并且傳統(tǒng)的標定方法在測量大范圍遠距離的目標時會因為模型和算法的原因引

2、入較大誤差。針對上述情況，本文分解成視場內(nèi)無控制點的攝像機標定方法、依賴深度信息的畸變模型以及利用直線畸變特性去像差的新方法等三個問題進行解決。
　　由于攝像機內(nèi)參數(shù)的標定可以在實驗室內(nèi)高精度地完成，所以本文主要針對外參數(shù)的標定，并提出了兩種標定方法：1）基于坐標系轉(zhuǎn)換的標定方法，其基本思路是攝像機固定在剛性平臺上，標定出攝像機相對于剛性平臺的位置和姿態(tài)，然后將剛性平臺整體移動到測量位置固定安裝，標定出剛性平臺相對于測量位置的世界

3、坐標系的位置和姿態(tài)，然后通過坐標系之間的轉(zhuǎn)換，解算攝像機在世界坐標系下的位置和姿態(tài)，即攝像機的外參數(shù)。2）基于激光直線的標定算法，其基本思路是通過激光在視場內(nèi)創(chuàng)造若干條空間坐標已知的直線，根據(jù)空間直線和像直線的對應關系求解投影矩陣，從中分解攝像機的外參數(shù)。其基本做法是將激光發(fā)射器和全站儀鏡筒固聯(lián)在一起，激光發(fā)射器跟隨全站儀鏡筒轉(zhuǎn)動，使得激光線在攝像機像面的不同位置成像，并根據(jù)全站儀此時的指向參數(shù)轉(zhuǎn)換求解對應激光直線的空間三維信息，然后根

4、據(jù)激光直線在空間中的位置和在像面上對應的位置之間的關系建立方程組，解算攝像機的外參數(shù)。
　　本文針對用近距離的標定結果測量遠距離控制點時會存在較大偏差的現(xiàn)象，在針孔模型的基礎上，提出了一種像差系數(shù)依賴深度信息的畸變模型，并通過實驗證明了該模型可以有效地提高測量的精度。
　　此外，本文提出了一種利用直線畸變特性去像差的新方法：首先，利用直線畸變的對稱性，先將直線畸變后的曲線校正成理想直線，再根據(jù)理想成像直線和實際畸變直線的像點