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1、光学仪器第29卷第4期Vol.29,No.42007年8丿JAugust,2007OPTICALINSTRUMENTS文章编号：1005-5630(2007)04-0007-06x摄像机标定技术研究李洪海1>2,王敬东1(1•南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016;2.淮阴工学院，江苏淮安223001)摘要：在简要介绍现有摄像机标定方法的基础上，提出了一种基于张正友两步法和Heikkila相机模型的改进的摄像机标定方法。经实验证明，该方法操作简便，具有较高的精度和较好的鲁棒性。而且，由于
2、充分考虑了镜头切向畸变和像素倾斜角的影响，故适用范围更广。关键词：立体视觉；摄像机标定；径向排列约束；径向畸变；切向畸变中图分类号：TP242文献标识码：AAresearchoncameracalibrationtechnique・1,21LIHong-hai,WANGJing-dong(1.CollegeofAutomationEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAst「onautics,Nanjing210016,China;2.Huaiy
3、inInstituteofTechnology,Huaian223001,China)Abstract:Afterintroducingthemethodofcameracalibrationbriefly,thispaperbringsforwardanimprovedcameracalibrationapproachbasedonZhangstwo-stagesapproachandHeikkilasearneramodel.Theexperimentsprovethatthisapproac
4、hhasmanycharacteristicssuchasconvenience,higherprecisionandbetterrobustness.Furthermore,havingtakenintoaccounttheeffectoftangentialdistortionandgradientofthepixels,sothisapproachhasamorewidelyapplication.Keywords:stereovision;cameracalibration;radiala
5、lignmentconstraint;radialdistortion;tangentialdistortion1引言摄像机标定技术作为三维信息获取的一个重要的环节极受重视。摄像机标定就是确定摄像机内外参数的过程，这些参数定量地描述了空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的互相关系。随着计算机立体视觉应用的不断普及，摄像机标定技术作为立体视觉系统不可缺少的前提和基础部分受到国内外学者的广泛关注。摄像机标定方法摄像机标定方法主要可以分为摄像机自标定方法、传统标定方法和基于主动视觉的摄像
6、机标定方法,主要从事计算机视觉方面的研究。X收稿日期:2006-10-09作者简介：李洪海（1976-）,男，山东沂南人，讲师，硕士研究生2.1摄像机自标定方法摄像机自标定方法不依赖于标定参照物，其利用获得的多帧图像信息综合分析而得到摄像机的内外参数。这种方法标定过程复杂，不宜用于实时性要求较高的场合，并且其最大的不足是鲁棒性不足⑼。摄像机自标定方法主要用在对精度要求不高的场合，如通讯和虚拟现实等场合。2.2摄像机传统标定方法摄像机传统标定方法是在一定的摄像机模型下，在一定的实验条件下，利用形状和
7、尺寸已知的标定该标定方法的算法复杂物，经过对其图像进行处理，并利用数学变换和计算方法来计算摄像机内外参数。[4]精度高。标定计算的复杂度与摄像机成像几何模型的复杂性有关。在传统的标定方法中,由Tsa濯提出的基于径向排列约束(radialalignmentconstraint,RAC），即在只考虑径向畸变的情况下，像点至光轴的径向直线，平行于物点至光轴的径向直线的“两步法”是目前应用较多,精度较高的标定方法。该方法首先根据径向准直约束求解出大部分模型参数，然后通过非线性搜索方法求解畸变系数和有效焦距
8、等参数。该方法虽然简便，快捷，但是仅仅考虑了径向畸变，对于切向畸变较大的场合（如鱼眼镜头）就不再适用。在此基础上，张正友提出的平面模板两步法【6]首先利用线性和非线性方法求取内外参数的初值，然后再解非线性最小化方程，来对内外参数求精。该方法更是具有模板制作容易标定简单，精度较高的优点，目前被广泛使用。但是由于该方法也未考虑切向畸变，故对于切向畸变较大的场合也不适用。2.3基于主动视觉的摄像机标定方法基于主动视觉的摄像机标定方法就是根据自主地控制摄像机来获取的图像数据线性地求解摄像机
