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1、第33卷第4期测绘学报Vol.33,No.42004年11月ACTAGEODAETICAetCARTOGRAPHICASINICANov.,2004文章编号:1001-1595(2004)04-0335-06中图分类号:P231文献标识码:A基于多像灭点的相机定标谢文寒,张祖勋(武汉大学遥感信息工程学院,湖北武汉430079)CameraCalibrationBasedonVanishingPointsofMult-iimageXIEWen-han,ZHANGZu-xun(SchoolofRemoteSensingandInformationEn
2、gineering,WuhanUniversity,Wuhan430079,China)Abstract:Inrecentyears,manyresearchesisaboutbuilding3Dobjectmodelinthefieldsofcomputervisionandphotogrammetry,andcameracalibrationbecomesthekeyproblem.Inthispaper,thecharacteristicandshortageofthetheoryoncalibrationwithvanishingpoin
3、tsareexplained.Weanalyzeditserrorresultedfromcalibrationbasedonvanishingpoints.Furthermore,anovelapproachtocameracalibrationbyvanishingpointsinmultiimagesispro-posed.Thisapproachovercamethedemeritofthetheorymentionedabove,thereforetheprecisionofinteriorandexteriororientationp
4、arameterscalibrationbecamebetter.Keywords:cameracalibration;adjustmentmodel;vanishingpoint摘要:近年来,3维目标建模一直是计算机视觉及摄影测量领域的研究热门,其中拍摄目标的相机(或摄像机)定标是问题的关键之一。详细阐述了基于单像、利用灭点对相机进行定标的理论的特点及不足,并对其进行误差分析,从而提出了一种新的基于多方位、多像的灭点定标方法。这种方法克服了原有理论的缺陷,使标定出的相机内外方位参数更加精确、稳定。关键词:相机定标;平差模型;灭点在摄影测量领域,
5、传统的相机检校的方法有1引言光学实验室检校法、实验场检校法、在任检校法及从相机获取的2维图像信息出发获取自然界冯文灏2001年提出的恒星检校法等。这些检校物体的3维几何信息一直是计算机视觉领域及摄法特点就是检校精度高,可满足高精度测量任务影测量界研究的热点。而3维重建的关键就是如的需求。这其中大多数的方法需要在物方建立高何将2维影像上的点与空间物体表面某点的3维精度的控制场或放置特制的定标参照物(refer-几何位置相对应。而这种2维影像与3维目标的enceobject),而随着数码相机的迅速普及与推广,几何关系是由相机自身特有的成像几何模型所决
6、许多学者开始从事如何基于未定标(或未检校)的定的,这些几何模型参数就是相机参数。获取相相机进行3维目标重建方面的研究,在一些情况机参数的过程被称为相机的定标。在相机定标时下不需要对相机进行高精度的检校,同时,一些相通常采用的是最简单的成像几何模型)))线性相机的焦距在拍摄目标的过程中不断地变化,从而机模型,也称针孔模型(pin-holemodel)。在摄影无法事先检校。因此,一种不需要定标参照物的测量中,测定相机内方位元素的过程称之为相机定标技术)))基于灭点的相机定标技术得到了广的检校。泛应用。收稿日期:2003-12-29;修回日期:2004
7、-05-07作者简介:谢文寒(1977-),黑龙江哈尔滨人,博士生,从事近景摄影测量、计算机视觉等领域研究。336测绘学报第33卷设一幅影像中三个正交方向的灭点为X],2单片灭点定标的原理与平差模型Y],Z],即为三点透视,摄影中心为S,o为相机在透视投影下,空间平行的直线在像平面上主点,f为焦距,三个外方位角元素分别为U=汇聚到一点,该点称为灭点。因此,当被摄目标NPSZ],X=NPSo,J=yoY]。由于灭点和摄(如建筑物)表面存在丰富的有规律性的直线信息影中心的连线与形成该灭点的空间平行线平行时,就可以利用灭点进行相机的定标。(证明见文献[
8、7]),三个正交方向X,Y,Z的直线2.1基于单像的灭点定标原理所形成的灭点必落在相应的坐标轴上。因此S-国内外许多学者对基于灭点的定标
