构造性方法在摄像机标定中的应用研究.pdfVIP

2010年 1月 机床与液压 Jan．2010 第38卷 第 1期 MACHINETO0L HYDRAULICS Vo1．38No．1 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．01．004 构造性方法在摄像机标定中的应用研究 葛动元 ，姚锡凡 ，向文江 (1．华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510640；2．邵阳学院机械与能源工程系，湖南邵阳422004) 摘要：在摄像机标定时，由于所采用的数学模型 (针孔模型)只是一种近似的模型，以及干扰与图像处理时所产生的 噪声 ，使得在求解投影矩阵时会形成较大的误差。根据豪斯赫尔德正交变换具有不改变被变换 向量长度的特性 ，采用优化 的方法来求得法方程的解析解，得到摄像机的投影矩阵，以提高标定精度。最后根据标定块特征点在世界坐标系的坐标与 投影矩阵求得其投影点的坐标，以其与相对应的实际图像坐标的残差的均方值作为标定精度的性能指标 ，进行精度分析。 关键词：计量学；摄像机标定；残余向量；优化；正规方程组 ；豪斯赫尔德正交变换；病态性 中图分类号：TB92 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2010)1—011—3 Research ofConstructiveMeansonCameraCalibration GE Dongyuan。 ， YAOXifan，XIANGWenjiang (1．SchoolofMechanicalAutoEngineering，SouthChina UniversityofTechnology，GuangzhouGuangdong510640，China； 2．DepartmentofMechanicalEnergyEngineering，UniversityofShaoyang，ShaoyangHunan422004，China) Abstract：Becauseofcamera’Smathematicalmodel(pin—holemode1)isapproximate，andperturbationandnoisescausedby image—processing，allthiswillleadtolargere~orsduringsolvingpmjectionmatrixeswhilecameraiscalibrated．Inordertoimprove calibrationprecision，projeetionmatrixesofcamerawereobtainedbyoptimizationbasedonHouseholderorthogonalizationtransforma- tionwhichhascharacterofnotchangingthelenghoftrnasformedvector．Coordinateofprojectedpointsinimagecoordinatesystems wassolvedinaccordancewithfeaturepoints’coordinateinworldcoordinatesystemsnadtheprojectionmatrixesofcamera．Mean squarevaluesofe~orsbetweenprojectedpoints’coordinatesolvedandtheiractualimage’Sweretakenasperfomranceindexofcalibra- tionprecision． Keywords：Metrology；Cameracalibration；Remnantvectors；Optimization；Nomr al equations；Householderorthogonalization trna sfomr ation：Ill-condition 摄像机的标定精度对测量精度起着至关重要的作 用，在机器视觉研究领域的理论中，其计算理论在数 学上是可行的，但由于各种干扰