基于折射定律的摄像机标定模型-论文.pdf

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1、第31卷第9期计算机仿真2014年9月文章编号：1006—9348(2014)09-0262-05基于折射定律的摄像机标定模型赵杰，王龙。，龚硕然(1．河北大学电子信息工程学院，河北保定071000；2．河北省数字医疗工程重点实验室，河北保定071000)摘要：传统的摄像机标定是基于针孔模型，把镜头简化为凸透镜，得出的是光学元件的集总参数，精确度低。为提高精度，根据折射定律提出基于折射定律的摄像机标定模型。上述模型细化了摄像机镜头的组成，把镜头分为三个透镜部分，并且应用折射定律定性研究光线在透镜边界面的折射情况。改进模型充分

2、考虑了摄像机镜头的透镜组成，大大提高了标定的精确度。仿真结果表明，新模型与针孔模型相比，平均误差值明显降低。并且比较了摄像机与物体的距离不同时，误差值的变化，确定了标定时的最佳距离。关键词：摄像机标定；针孔模型；折射定律；边界面；精确度中图分类号：TP391．9文献标识码：BCameraCalibrationModelBasedonRefractionLawZHAOJie，WANGLong，GONGShuo—ran(1．CollegeofElectronicandInformationEngineering，HebeiUni

3、versity，BaodingHebei071000，China；2．KeyLaboratoryofDigitalMedicalEngineeringinHebeiProvince，HebeiUniversity，BaodingHebei071000，China)ABSTRACT：Thetraditionalcameracalibrationisbasedonthepinholemodel，andthemodelsimplifiesthecameraasapositivelens，whichgetsthelumpedpara

4、metersoftheopticalelement，SOtheprecisionislow．Thisarticleintro—ducedtherefractionlawandconstructsthecameracalibrationmode1．Themodelrefinedthecompositionofthecamer-alensanddivideditintothreepans．Weresearchedtherefractionconditionsintheboundaryofthelens．Themodelfully

5、considersdthecameralens，andgreatlyimprovedtheprecisionofthecalibration．Thesimulationresuhsshowthatthenewmodelofaverageerrorvalueisdecreasedobviouslycomparedwiththepinholemode1．Whenthedistanceofthecameraandtheobjectisdifferent，wecomparedthechangeoftheerrorvalueandde

6、terminedtheoptimaldis—tance．KEYWORDS：Cameracalibration；Pinholemodel；Refractionlaw；Boundary；Precision1引言个点固定时可以进行摄像机定标。此方法适用于独立安装立体视觉是计算机视觉的一个重要研究方向。立体视的多摄像机J。第四类是自标定方法，它不需要任何的觉有很多应用，包括：机器人导航⋯、用于自动精确装配的视标定物体，只需要在标定过程中移动摄像机，它需要标定的觉引导机器人J、视觉随动控制、物体识别等。摄像机在得参数很多，计算复杂。传

7、统的针孔模型需要标定五个内部参到原始三维信息方面是一个主要的工具，在实际应用中，必数和六个外部参数。本文模型不仅标定摄像机的五个内部参数和六个外部参数，而且考虑了每一个透镜的姿态参数须对摄像机进行标定，包括计算出摄像机的内部参数和外部参数。在摄像机标定领域，前人做了许多工作，在此把标定(poseparameter)，即包括三个平移部分和三个旋转角。由于方法分为四类_3J。第一类是使用三维标记物的传统方法，本文模型较全面地考虑了透镜的影响，所以由透镜失真引起的错误能够最大程度地降低。此方法需要昂贵的设备和精心的安装；第二类是使

8、用二维平面的标定方法，因为标定平面可以制造，所以此标定方法2建立针孔模型花费小操作简单；第三类是使用一维物体进行标定，自由图1中给出了被广泛应用的针孔模型的简略图。为了运动的一维物体进行摄像机定标是不可能的，但是如果有一描述此模型，需定义摄像机框架(xyz)。在此框架中，光学基金项目：基于