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《立体视觉测量中摄像机标定的新技术》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、电子学报990204电子学报ACTAELECTRONICASINICA1999年第27卷第2期No.2Vol.271999立体视觉测量中摄像机标定的新技术高立志 方 勇 林志航 【提要】 本文实现并改进了一种利用径向排列约束(RAC)的摄像机标定算法，并利用该算法标定了安装在ZEISSCMM坐标测量机伺服机构上的CCD摄像机的内部和外部参数.算法巧妙地利用了成像过程中的RAC分解摄像机参数，提出了带有一阶径向畸变的摄像机模型，利用合理组织的求解次序使得每一步参数的求解都只须求解线性方程组，从而彻底改变了以往摄像机标定依赖于非线
2、性优化方法.这种改进使得RAC方法较以往的算法更为精确、快速、简便. 关键词:机器视觉，摄像机标定，径向排列约束，透镜畸变ANewCameraCalibrationTechniquefor3DMachineVisionMetrologyGaoLizhi,FangYong,LinZhihang(CIMSResearchCenterofXi′anJiaotongUniv.,Xi′an710049) Abstract: Anewcameracalibrationtechniquefor3Dmachinevisionwithther
3、adialalignmentconstraint(RAC)isdescribed.ThismethodseperatescameraparametersbyusingRAC,givesanewcameramodelwithonetermradiallensdistortion,andprovidesthesolutionthroughalinearalgorithmaccordingtothereasonableorderinsteadoftraditionalnonlinearoptimization,soitshowshig
4、haccuracyandsimplicity.ThetechniquehassuccessfullybeenappliedtocalibratetheCCDcamerafixedonZEISSCMM. Keywords: Machinevision,Cameracalibration,Radialalignmentconstraint,Lensdistortion一、引 言 在三维计算机视觉领域内的摄像机标定就是指确定摄像机内部几何和光学特性(内部参数)和相对一个世界坐标系统的摄像机坐标的三维位置和方向(外部参数)的方法.目
5、前的摄像机标定算法一般可分为两种：其一是用线性方程求解，简单快速，但没有考虑镜头畸变，准确性欠佳，不能满足工业视觉的需要；其二是考虑了畸变参数，引入了非线性优化，但方法较繁，速度慢，对噪声敏感，并不能保证参数收敛到全局最优解.本文的方法利用成像过程中的径向排列约束分解各参数，建立新的畸变模型，推出了求解全部参数的线性算法.万方数据file:///E
6、/qk/dianzixb/dian99/dian9902/990204.htm（第1／9页）2010-3-2216:58:00电子学报990204二、摄像机模型 摄像机模型就是对景
7、物成像到图像平面的物理过程的数学描述，我们采用了能精确反映成像过程的摄像机模型——带有透镜一阶径向畸变的小孔(Pin-hole)模型(如图1所示).图1 带有一阶径向畸变的(Pin-hole)模型 设(xw,yw,zw)是三维世界坐标系中某目标点P的三维坐标，(x,y,z)是同一点P在摄像机坐标系(定义如图1所示)中的三维坐标，摄像机坐标系定义为：中心在o点(光学中心)，z轴与光轴重合，XOiY是中心在Oi点(光轴z与图像平面的交点)平行于x、y轴的图像坐标系，有效焦距f是图像平面和光心的距离.(xu,yu)是在理想Pin-h
8、ole模型下P点的图像坐标，(xd,yd)是由透镜变形引起的偏离(xu,yu)的实际图像坐标.注意到图像在计算机中的坐标(xf,yf)的单位是像素数(pixels)，所以需要附加参数(Scalefactor,Imagecenter)将计算机图像坐标转换到图像平面坐标XOiY中.从(xw,yw,zw)到(xf,yf)的完整变换可以分为四步： (1)三维空间刚体位置变换(从(xw,yw,zw)到(x,y,z))：(1)式中，R为3×3的旋转矩阵，T为3×1的平移矩阵. (2)Pin-hole模型下的理想投影变换：万方数据file
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10、/qk/dianzixb/dian99/dian9902/990204.htm（第2／9页）2010-3-2216:58:00电子学报990204xu=f.x/z,yu=f.y/z(2) (3)畸变模型： 造成成像坐标偏差的因素有透镜的径向畸变，
