双目立体测量系统标定及精度评价

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1、第３１卷第７期计算机应用与软件Ｖｏｌ３１Ｎｏ．７２０１４年７月ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＪｕｌ．２０１４双目立体测量系统标定及精度评价张鑫习俊通（上海交通大学机械与动力工程学院上海２００２４０）摘要摄像机标定是双目立体测量系统的基础，标定精度也最终影响着整个系统的测量精度。Ｚｈａｎｇ提出的平面模板标定法通过采用一种具有特征点的平面靶标来进行标定，操作简便，精度高。关于此方法，不同类型的靶标具有的特征点提取精度也不同，从而影响着摄像机标定精度。采用棋盘和圆点阵列两种类型靶标分别进行摄像机标定，然后利用标定结果进行三维测量，以三维测量精度作为标定精度评价依据

2、。实验表明，相较于棋盘靶标，采用圆点阵列靶标进行摄像机标定，将会获得更高的标定精度。关键词摄像机标定双目立体测量系统棋盘圆点阵列精度评价中图分类号　ＴＰ３９１　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１４．０７．０４１ＣＡＬＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＡＣＣＵＲＡＣＹＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮＯＦＢＩＮＯＣＵＬＡＲＳＴＥＲＥＯＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴＳＹＳＴＥＭＺｈａｎｇＸｉｎ　ＸｉＪｕｎｔｏｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂ

3、ｓｔｒａｃｔ　　Ｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｌｓｏａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｗｈｏｌｅｓｙｓｔｅｍｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ．ＴｈｅｐｌａｎｅｔｅｍｐｌａｔｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙＺｈａｎｇｃａｌｉｂｒａｔｅｓｂｙｕｓｉｎｇａｐｌａｎｅｔａｒｇｅｔｗｉｔｈｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓ，ａｎｄｉｔｉｓｅａｓｙｉｎｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｉｎａｃｃｕｒａｃｙ．Ｆｏｒｔｈｉｓ

4、ｍｅｔｈｏｄ，ｉｔｈａｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓｏｎｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔａｒｇｅｔｓ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｈｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｓａｒｅｉｍｐａｃｔｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅｐｒｏｐｏｓｅｔｏｕｓｅｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｔａｒｇｅｔｓ，ｔｈｅｃｈｅｃｋｅｒｔａｒｇｅｔａｎｄｃｉｒｃｌｅａｒｒａｙｔａｒｇｅｔ，ｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｔｈｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅｎｕｓｉｎｇｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｆｏｒ３ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅ

5、ａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔａｋｉｎｇｔｈｅ３Ｄｍｅａｓｕｒｉｎｇｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｓｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｈｅｃｋｅｒｔａｒｇｅｔ，ｔｈｅｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｉｌｌｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｅｒｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｂｙｕｓｉｎｇｃｉｒｃｌｅａｒｒａｙｔａｒｇｅｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　　Ｃａｍｅｒａｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ　Ｂｉｎｏｃｕｌａｒｓｔｅｒｅｏｓｙｓｔｅｍ　Ｃｈｅｃｋｅｒ　Ｃｉｒｃｌｅａｒｒａｙ　Ａｃｃｕｒａｃｙ

6、ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ定精度。０　引言１　标定及精度评价原理摄像机标定是双目立体测量系统不可缺少的前提和基础，并且标定精度直接影响最终的测量精度。摄像机标定的目的是１．１　非线性摄像机模型确定三维物体的世界坐标系到摄像机上图像坐标系的映射关用Ｐ＝［ＸＹＺ］Ｔ表示空间中一个三维点，用ｐ＝［ｕｖ］Ｔ表系，其中包括摄像机成像系统内外几何及光学参数的标定和两示投影在图像上的二维点，则在理想的小孔模型下，图像的成像个摄像机之间的相对位置关系的标定。过程可用如下关系式表示。在一系列标定算法中，Ｚｈａｎｇ提出的平面模板标定法利用Ｘéｕùéùéｆｕ０ｃｘù一个具有特征点的平面靶标，摄像机从多个不同方位拍摄获取

7、êＹú图像，最后通过确定图像和靶标上的点的匹配关系，计算出映射ｓêêｖúú＝Ａ［Ｒｔ］Ａ＝êê０ｆｖｃｙúú（１）êＺúë１ûêúë００１û矩阵，从而获得摄像机参数。该方法具有操作简单、精度高、鲁ë１û棒性好的特点。目前，摄像机标定过程中使用较多的平面靶标其中Ａ代表的内参数矩阵，ｆｕ为图像ｕ轴的尺度因子，ｆｖ为图像包括棋盘靶标和圆点阵列靶标等。不同类型的靶标，其特征点ｖ轴的尺度因子，（ｃｘ，ｃｙ）是主点（光轴