计算机视觉中摄像机标定精度评估方法

介绍了两种经典的摄像机标定精度评估方法:Tsai提出的测量3维世界精确程度的准则和Weng提出的NSCE、NCE准则.在此基础上,提出了一种基于棋盘格长度的标定精度评估方法.该方法通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度,能够比较形象地描述标定结果的精度.     

单目相机-轮式里程计的自动内外参标定算法

本文提出了一种新的单目相机和轮式里程计系统的内、外参标定方法。不同于目前单独标定内外参的方法,本文方法能在一个平台上同时标定内参和外参。平台包含4个棋盘格,其中3个棋盘格基于优化理论标定内参,第4个棋盘用于标定外参。基于该平台,相机-里程计系统只需对3个棋盘格拍摄一次进行内参标定,然后沿直线行走,连续拍摄第4个棋盘格完成外参初始标定,最后根据最小二乘优化外参。通过使用扫地机器人采集的真实数据集进行测试,证明了该方法能精确完成内参的标定并自动评估标定质量,具有有效性和优越性。     

一种用于相机检校的黑白棋盘格角点提取算法

黑白棋盘格作为一种人造平面控制条件,是一种重要的相机标定的参考条件。本文基于其角点的对称性、尺度不变性和领域特性,提出了一种有效的角点提取算法;同时针对格网边缘的特性,提出了双边缘的匹配算法,以提取高精度的角点;使用不同型号的相机、不同棋盘格制设备进行试验表明,本文提出的算法是一种具有很强鲁棒性的黑白棋盘格角点提取算法,可以高精度地定位角点。     

利用多个小棋盘的大视场相机标定方法

为了实现高精度的相机标定,一般要求标定物的尺寸能够布满整个相机视场,而大的标定物不但制作、移动过程复杂,而且灵活性差的同时还会遮挡场景中的有用信息。本文提出了一种基于多个小棋盘的大视场相机标定方法,能兼顾相机标定的精度和灵活性。首先在场景靠近边缘的4个角处各放一个小棋盘（摆放姿态不限）,采用待标定的相机从不同角度多次拍摄场景（不少于3次）;然后将4个棋盘经过旋转和平移变换移到以左上角棋盘为基准的平面上构成一个大棋盘;最后建立大棋盘上所有角点的重投影误差函数,以左上角小棋盘的多幅图像的标定结果作为初值,迭代优化误差函数得到标定结果的最终解。模拟和真实数据试验结果表明该方法是可行的,且有较高的精度和灵活性。     

一种改进的立体摄像机标定方法

克服了传统的立体摄像机标定要求在摄像机前精确地配置标定物,过程繁复,户外实现较困难的弱点,提出一种改进标定方法,通过双目匹配点,线性地求解本质矩阵,快速找出摄像机的相对位置关系。实验表明,其精度与传统的方法相当,且优于其他的快速标定方法,可广泛应用于各种户外场合。     

基于两步修正法的摄像机定标

分析了用线性模型进行摄像机定标的缺点和局限性。然后设计了一种基于径向畸变的非线性模型,并提出了用两步修正法解算该非线性模型摄像机的内外参数。该方法将传统求解的非线性最小二乘法转换为线性最小二乘法和简单的非线性方法,实验结果表明该方法可简化计算过程以提高摄像机的标定效率,同时可改善摄像机的标定精度。     

计算机兵棋棋盘中投影变形及坐标转换问题研究

兵棋是对作战过程进行逻辑推演研究和评估的军事科学工具,其三大组成要素包括棋盘、棋子和规则。棋盘的经典样式就是六角格兵棋棋盘,计算机兵棋中也常采用六角格棋盘描述战场地形环境,而棋盘的投影变形和坐标转换分别是制约兵棋推演可信度和推演效率的重要因素。首先分析了棋盘所用投影方式的变形规律,提出了个体值法和平均值法对变形进行修正;然后针对经纬度坐标和六角格编码的转换,提出了直接转换和间接转换两种方法,分析其基本转换原理,并给出了坐标转换公式;最后通过实验对所述方法进行验证,结果证实平均值法对于修正投影变形具有很好的实用性,且间接坐标转换法具有更高的转换效率。     

融合多种棋盘格约束的面阵相机和线激光外参标定

面阵相机和线激光扫描仪的组合在移动测量、自动驾驶、机器人等领域中得到了广泛应用。影像纹理和激光深度数据融合的首要问题是两种传感器的外参标定。对此，提出了一种融合多种约束条件的相机和线激光外参标定算法。该算法建立激光扫描线与V型棋盘平面间的点-面、线-面、点-线等多种约束求解和优化激光与相机间的外参，减少了激光点和像点噪声对结果的影响。实验结果表明，该算法相较于之前的算法有更高的精度和鲁棒性。并通过计算激光交点到V型棋盘面交线的距离，提出了定量评价激光与相机外参精度的标准。     

基于LCD和二维DLT的相机标定方法

近年来,三维目标建模一直是计算机视觉及摄影测量领域的研究热点,数码相机技术的发展使得普通数码相机在摄影测量领域的应用越来越广泛,相机（或摄像机）标定成为一项关键技术。本文提出了一种基于液晶显示器（LCD）的相机标定新方法,详细论述了其标定过程和标定理论。并通过实验证明了该方法的可行性。     

一种单相机模式测量笔标定方法

本文针对数字近景工业摄影测量系统的单相机模式下测量笔参数标定问题,提出一种"替代法"进行测量笔标定实验,并对标定方法的精度、可行性分别进行"外附和精度"和"单点重复性"验证。实验结果表明,该方法标定精度能够达到0.1mm,标定后的测量笔文件在系统中具有良好的实际使用效果,满足工业生产对精密工业测量的要求。     

便携式消费级无人机相机标定有效性评估

本文针对近年来在各行业中广泛使用的便携式消费级无人机开展了相机标定有效性研究,分别通过室内标定场和后处理软件对相机进行标定和自标定,在对比无相机标定、飞前相机标定、飞后相机标定和自标定迭代校正等方法所得成图精度后,对不同相机标定方案的有效性进行了评估。结果表明：各种方案成图总体精度差别不大;飞前、飞后相机标定与无相机标定的成图精度相当;自标定迭代校正的成图精度略高于其他方案。可见采用航拍照片自标定参数迭代校正的方法更适合于飞行控制精度和成像系统稳定性都不高的便携式消费级无人机相机标定。     

基于岭估计的相机标定方法

相机内外参数标定是摄影测量的一个关键问题,相机参数的选取又是决定相机标定质量的重要因素,且不同等级的相机其参数的选择往往很难确定,常导致所选取的参数之间存在相关性,影响相机标定质量。相机参数间的相关性一般可以通过验后未知数之间的相关系数矩阵发现,提出了基于岭估计的相机标定方法,利用本方法可以提高参数求解精度。     

控制点识别的全自动相机标定算法研究

针对现有相机标定环节中控制点需要手动选取,标定自动化程度不高,效率较低的问题。该文在圆心投影点精确定位研究成果的基础上,提出了一种基于角距的控制点自动识别算法,解决了三维高精度控制场下全自动相机标定的关键环节。初步实验表明,在同等条件下,基于该方法的全自动标定精度、效率和稳定性均优于传统人工选取控制点的标定方法。     

基于计算机视觉的相机标定方法

随着航空摄影测量及倾斜摄影技术的不断推广,其相机传感器受内在及外在因素的影响,使得相机畸变参数的准确性并不是稳定如一,因而极大限制了数据处理的效率。针对这一问题,本文以解决相机畸变参数的准确性作为出发点,从相机成像原理出发,分析相机成像中的误差,介绍相机标定的方法,对相机标定进行实验分析,以达到准确标定相机参数的目的,并将计算的畸变参数应用于实际项目的空中三角测量。试验结果表明,获取的畸变参数可提高空三的效率及稳定性。     

移轴原理的数字相机检校

移轴相机由于其垂视摄影且视场可扩展的优势,已逐步开始应用于航空大面阵多相机系统中。针对当前航空移轴大面阵多相机系统未检校或由于检校精度不高导致几何精度较低的问题,提出了一种针对移轴成像的数字相机几何检校方法。该方法建立了移轴影像像平面坐标系到基准像平面坐标系的转换关系,并以此为基础构建移轴相机几何检校模型。本文以典型的单反移轴相机为例,利用室内三维检校场数据进行了实验验证与分析。结果表明,利用该方法对移轴相机进行检校是可靠的,并达到了较高的精度。     

行星探测器导航相机着陆后参数标定方法

巡视器导航相机在发射前已完成标定,但在飞抵行星表面开展工作前需经过长时间飞行,其间受到的外力可能导致相机参数发生变化,所以在着陆后需要对导航双目相机重新标定。本文首先介绍了以太阳能电池板为标定板,然后通过Hough变换、聚类思想和最小二乘直线拟合法提取出电池板格网线,根据直线参数重新标定导航双目相机外参的标定方法,最后进行了两项试验。试验1以嫦娥4号影像进行格网线提取试验,并与传统的Hough变换直线提取结果进行比较,本文提取方法更准确;试验2以模拟直线参数进行双目相机外参标定试验,结果说明解算精度较高,方法可行有效。但该相机标定方法将相机内参作为已知值,并单独解算左、右相机外参,下一步将继续研究相机内、外参同时标定的方法和双目相机一步标定的方法。     

相机内参数标定的评价指标研究与实验

相机内参数的标定受标定环境、标定物规格、标定相片数量等诸多难以进行理论分析的因素影响,导致在实际工程应用中,相机内参数标定的评估存在精度不确定性问题。基于数学统计量设计了相机内参数标定精度评估指标,针对标定相片数量和标定物距对相机标定精度的影响进行研究,并对两种典型相机——工业相机和数码相机,进行内参数标定实测试验及分析。结果表明,当标定参数值达到收敛时,相片收敛数量与标定物距成正比关系;与像主点标定相比,焦距的标定收敛效率更高,达到收敛所需的相片数量更少,但随着标定物距增大,两者的差异逐渐缩小。内参数标定精度的评估指标为相机内标定算法的改进及操作流程提供评估手段,为实际标定工作提供参考和借鉴。     

多视点相机联合标定及改进的PMVS重建方法

提出一种能够在强约束条件下快速进行相机标定的方法。通过相机间6个相互独立的约束,充分利用系统的几何条件,确定相邻立体相机的固有关系;再以共线方程为基础推导强约束条件下的平差模型,并应用于自检校光束法平差,从而实现多相机系统的快速标定;最后利用改进的PMVS三维重建方法开展标定后系统的人体三维重建。实验表明,通过加入强约束条件,增加平差的多余观测数,提高了标定精度和鲁棒性,对三维重建的精度亦有较大提高,并且该方法可推广到多个相机组成的多相机立体量测系统的标定中。     

Evaluation of the geometric stability and the accuracy potential of digital cameras — Comparing mechanical stabilisation versus parameterisation

Recent tests on the geometric stability of several digital cameras that were not designed for photogrammetric applications have shown that the accomplished accuracies in object space are either limited or that the accuracy potential is not exploited to the fullest extent. A total of 72 calibrations were calculated with four different software products for eleven digital camera models with different hardware setups, some with mechanical fixation of one or more parts. The calibration procedure was chosen in accord to a German guideline for evaluation of optical 3D measuring systems [VDI/VDE, VDI/VDE 2634 Part 1, 2002. Optical 3D Measuring Systems–Imaging Systems with Point-by-point Probing. Beuth Verlag, Berlin]. All images were taken with ringflashes which was considered a standard method for close-range photogrammetry. In cases where the flash was mounted to the lens, the force exerted on the lens tube and the camera mount greatly reduced the accomplished accuracy. Mounting the ringflash to the camera instead resulted in a large improvement of accuracy in object space. For standard calibration best accuracies in object space were accomplished with a Canon EOS 5D and a 35 mm Canon lens where the focusing tube was fixed with epoxy (47  μm maximum absolute length measurement error in object space). The fixation of the Canon lens was fairly easy and inexpensive resulting in a sevenfold increase in accuracy compared with the same lens type without modification. A similar accuracy was accomplished with a Nikon D3 when mounting the ringflash to the camera instead of the lens (52  μm maximum absolute length measurement error in object space). Parameterisation of geometric instabilities by introduction of an image variant interior orientation in the calibration process improved results for most cameras. In this case, a modified Alpa 12 WA yielded the best results (29  μm maximum absolute length measurement error in object space). Extending the parameter model with FiBun software to model not only an image variant interior orientation, but also deformations in the sensor domain of the cameras, showed significant improvements only for a small group of cameras. The Nikon D3 camera yielded the best overall accuracy (25  μm maximum absolute length measurement error in object space) with this calibration procedure indicating at the same time the presence of image invariant error in the sensor domain. Overall, calibration results showed that digital cameras can be applied for an accurate photogrammetric survey and that only a little effort was sufficient to greatly improve the accuracy potential of digital cameras.