一种摄像机自标定的线性方法1

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1、第35卷第1期光电工程Vol.35,No.12008年1月Opto-ElectronicEngineeringJan,2008文章编号：1003-501X(2008)01-0071-05一种摄像机自标定的线性方法傅丹，冯卫东，于起峰，徐一丹(国防科学技术大学航天与材料工程学院，长沙410073)摘要：提出了一种基于空间共面直线从单幅图像进行摄像机自标定的线性方法。本方法结合工程应用实际，直接利用场景的直角信息，根据点的中心投影关系，推导直线的投影关系，基于平面上不平行的3条直线，由单幅图像线性的高精度的标定出摄像机内、外参数。算法用仿真实验和实拍图像都得到了精确、可靠的结果，在精度上明显优

2、于基于共面点的算法。关键词：自标定；共面直线；直角中图分类号：TP391文献标志码：ALinearSelf-calibrationMethodforCameraFUDan，FENGWei-dong，YUQi-fen，XUYi-dan(CollegeofAerospaceandMaterialEngineering,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)Abstract:Anovellinearapproachusingspace-coplanar-linetoperformcameraself-calibrationfr

3、omasingleimageispresented.Combinedwithengineeringapplications,themethoddirectlyutilizesrectangularinformationofthesceneandthecentricalprojectionrelationofthepointtoobtaintheprojectionrelationofthelines.Thelinearinternalandexternalparametersofhighprecisioncalibrationofthecameraarederivedbasedonthre

4、eunparallelcoplanarlines.Theresultsofsyntheticandrealimagesareaccurateandreliablewiththismethod,whoseprecisionisobviouslybetterthanthatwiththespace-coplanar-pointmethod.Keywords:self-calibration;coplanarline;rectangularinformation1引言从含有空间物体信息的二维图像中获取空间三维信息(如运动估计、恢复3Ｄ形状等)，可用于建筑物设计、工业检测、机器视觉等领域，是当前研

5、究的热点问题。摄像机标定是从二维图像提取三维信息的必不可少的步骤。传统的方法通过结构已知的物体在图像中[1]的投影来计算摄像机的内外参数。对单幅图像而言，Tsai等采用空间位置已知的标准网格进行标定，是比[2]较常用的一种方法；Y.Shang提出采用有4条控制直线的平面模板来标定摄像机内外参数的方法。这些方法的缺点是需要一个高精度的标定块，在很多实际应用中难以实现。摄像机自标定技术可以克服这个缺点，它直接利用图像信息来标定内参数，不需要标定块。从1992年Hartley和Faugeras首次提出摄像机自标定的思想后，摄像机自标定及相关研究目前已成为计算机视觉领域的研究热点之一。对于单幅图而

6、言，Caprile[3]和Torreta提出一种标定摄像机内、外参数的方法，该方法利用三个垂直方向的消隐点并假定摄像机畸变[4]因子(skew)为零且具有单位纵横比(aspectratio)。Hartley提出了如何利用非直角以及多于3个消隐点的情[5][6]况下标定摄像机。Kanatani给出了摄像机焦距对消隐点的敏感性分析。D.Jeline提出了利用场景中的平收稿日期：2007-03-30；收到修改稿日期：2007-11-30基金项目：国家自然科学基金资助项目(10472133)作者简介：傅丹(1979－)，女(汉族)，湖南益阳人，博士研究生，主要研究方向为基于图像的精密测量与运动测量

7、。E-mail:fudan_2005@yahoo.com.cn72光电工程第35卷第1期行对边计算消隐点来标定内参数的方法，上述方法都需要计算多个方向的消隐点，要求场景中有多个方向的垂直线或面，并且当摄像机离物体较远(远景图像)时，计算误差很大。本文结合工程应用实际，只需直接利用现实世界场景中的一个直角信息，采用基于至少3条共面直线的方法来标定摄像机内、外参数，而无需考虑摄像机拍摄的位置。本方法的优点在于：1)不需要标定