CMOS网络摄像头标定方法研究.pdf

科技信■ o本刊重稿o 2008年第35期 CMOS网络摄像头标定方法研究 王秀坤1 魏皴潍2李宁2 1 辽宁 大连 116023) (1。大连理工大学计算机科学与工程系辽宁大连 16023：2．大连理工大学软件工程系 【摘要】以CMOS光电传感器为感光芯片的网络摄像头的应用日益普及，但仍然采用基于CCD摄像机的标定方法，这导致标定精度不 高，针对这一问题，对两种摄像机的特点进行了分析对比，在经典的Tsai两步法基础上对摄像机成像模型进行了修正，并优化了摄像机参数初 值。提出了适用于CMOS网络摄像头的标定方法。实验结果表明该方法提高了CMOS网络摄像头标定的精度，在实际项目中的成功应用也验 证了其正确性、精确性和可行性。 【关键词】CMOS光电传感器；网络摄像头；摄像机标定 1．CMOS网络摄像头与CCD摄像机的比较 导致物体点实际所成的像与理想成像之间存在误差。主要的畸变误差 分为三类：径向畸变，偏心畸变和薄棱镜畸变，其中以径向畸变影响最 由于CMOS网络摄像头的价格只有几十元而主流CCD摄像机的 大。在实际应用中应该尽量采用非线性模型来描述成像关系，而且一 价格一般在1000元左右，因此在傲丁上CMOS网络摄像头比CCD摄 般情况下只考虑径向畸变就足够了。带镜头径向畸变的非线性模型可 像机要粗糙很多。首先，CMOS网络摄像头的镜头一般是广角镜头．非 用下式表达： 线性畸变很大；其次，CMOS网络摄像头需手工旋转镜头来调节焦距， 这样既不能保证所成的图像是最清晰的也会导致每次调完焦距之后 1 0 20 透镜中心在感光芯片的投影位置发生变化．而且偏离感光芯片巾心较 丢o‰ 一l+后r 远。 0 1‰” 0—匕0 从感光芯片来看，CMOS光电传感器与CCD电荷耦合器在速度、 “V l+kr 臣毫 ㈣0 功耗、可靠性等11个方面有所不同。简单地说．CCD电荷耦合器存储 O 0 1 0 0 1 的电荷信息，需在同步信号控制下一位一位地实施转移后读取。电荷 X。 信息转移和读取输出需要有时钟控制电路和三纽不同的电源相配合． Y。 整个电路较为复杂，在电荷转移的过程巾既会发生电荷的丢失，也会 (3．1) 互 产生扫描和获取图像的时间误差。而CMOS光电传感器经光电转换后 l 直接产生电流(或电压)信号，信号读取十分简单，在采集光信号的同 式中(u，v)为点的图像像素坐标，z(：为点在摄像机坐标系的zc轴 时就可以取出电信号，还能同时处理各单元的图像信息，也小存在因 卜的值，‰，v0)为0，在O：-uv坐标系中的坐标值，dI，d，分另Ⅱ为摄像机 电荷转移而产生时间误差。 2．摄像机标定 像物理坐标)，k为径向畸变系数，f是镜头的有效焦距