鱼眼摄像机参数估计方法研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：垒塑日期：望!竺：!：翌关于论文使用授!权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部

2、或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在一年解密后适用本授权书。搋论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：刍旋日期：墨型笙!篁!至!学位论文数据集中图分类号耶115学科分类号520．6040论文编号1001020130834密级公开学位授予单位代码10010学位授予单位名称北京化工大学作者姓名王旋学号2011200807获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码0811课题来源自然科学基金项目研究方向计算机视觉论文题目鱼眼摄像机参数估计方法研究关键词鱼眼摄像机模型二阶锥规划参数优化鱼眼图像论文答

3、辩日期2014年5月25日·论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师祝海江副教授北京化工大学模式识别与智能系统评阅人1李大字教授北京化工大学先进控制评阅人2沈栋副教授北京化工大学迭代学习控制评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席李大字教授北京化工大学先进控制答辩委员l楚纪正教授北京化工大学过程建模与仿真答辩委员2夏涛副教授北京化工大学计算机仿真系统答辩委员3彭璇副教授北京化工大学优化与控制答辩委员4沈栋副教授北京化工大学迭代学习控制答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分

4、类号在中华人民共和国国家标准(GB厂r13745-9)<学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。北京化工大学硕士学位论文摘要鱼眼摄像机使用的镜头是焦距极短并且视角接近或等于180。的镜头。在鱼眼光学中，传统的相似成像原理不再适用。为此学者们引入“非相似成像"原理，人为地引入“桶状"畸变来增加视场角范围。因此，不同于传统镜头的线性模型，在校正鱼眼图像畸变时，我们需要用到非线性模型。到目前为止，国内外已经有一大批研究者提出了针对鱼眼图像径向畸变的模型。模型参数的估计和优化也成为学者们研究的重点。针对鱼眼摄像机模型的建立及模型参数的优化问题，本文进行了比较深入的研究

5、和探索，主要工作有：(1)从光学角度提出一种具有物理意义参数的新模型。简化了入射光线成像过程。由入射角和折射角之间的关系推导出非线性模型。不同于以往的鱼眼摄像机模型，该模型有一个明确物理意义的参数。简要介绍设计鱼眼摄像机时普遍遵循的模型之后，用本模型和前人给出的几种模型分别做误差拟合，验证新模型的可行性。最后用仿真实验和真实场景实验验证模型可靠性。结果表明，新模型具有可行性和可靠性，可以用于参数优化及鱼眼图像校正。(2)利用二阶锥规划方法对给出的简化新模型做参数估计。从单应矩阵出发，构造约束函数。通过特征点检测获取到两幅鱼眼图像上的特征点后，将特征点反投影到单位球面上。两幅图像上的点满足Pk

6、坳(P和P·分别对应同一场景点的两幅投影图像上的点)。将求解点匹配问题转化成二阶锥规划问题，即最小化反投影点间的最大误差。求取最优参数解。通过仿真实验验证方法的可行性，比较了本文提出的方法和线性直接变换方法(DLT)和二次特征值方法(QEP)，通过真实场景图像实验，计算移动的摄像机光心轨迹，求取参数区间稳定性来验证优化方法的可靠性。实验结果表明该方法能给出更可靠的参数值。关键词：鱼眼摄像机模型，二阶锥规划，参数优化，鱼眼图像ABSTRACT———————————————————————————————————————————————————————一ESTIM【ATIoNoFAPPRoⅪM【

7、ATEFISHEYECAMERAMoDELFisheyecameraisonekindcamerawithveryshortfocallengthandmorethan180degreeperspectivecameralens．Intheresearchoffisheyeoptical，theconventionalimagingprincipleisnolongerapplied．Researchersh