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平面控制的非量测相机检校方法研究的中期报告

中期报告：平面控制的非量测相机检校方法研究

摘要：

本文主要介绍了平面控制的非量测相机检校方法的研究进展。首先，

介绍了研究背景和意义，然后介绍了目前已有的相机检校方法，并分析

了其存在的不足之处。接着，提出了一种基于平面控制的非量测相机检

校方法，该方法通过对相机姿态进行调整，使图像平面与物体平面重合，

从而减小了相机位置和姿态误差对检校结果产生的影响。最后，通过实

验验证了该方法的有效性。

关键词：相机检校；平面控制；非量测方法

一、研究背景和意义

相机作为现代计算机视觉技术的核心组成部分，已经广泛应用于机

器人、自动化等领域。相机检校是相机在实际应用中必不可少的一环，

主要是利用一些已知的标定点或标定板来对相机进行校正，以提高其精

确度和准确度。传统的相机检校方法通常使用量测设备进行标定，如三

维测量系统，这种方法存在检校难度大、成本高等问题。为了解决这些

问题，人们提出了一种基于平面控制的非量测相机检校方法，可以利用

平面控制来消除相机位置和姿态误差，减少了实验的时间和成本。因此，

该研究具有较大的实际意义和应用价值。

二、相机检校的现有方法

目前已有多种相机检校方法，其中最常用的是基于传统标定点或标

定板的方法。例如，通过在不同位置放置标定点或标定板，再利用相机

对其进行拍摄，并将拍摄结果送入计算机进行处理，得到相机的内外参

数。这种方法虽然准确度较高，但是需要大量的时间和精力，同时对标

定点或标定板的精度要求也较高，结果易受到噪声等因素的影响。

三、基于平面控制的非量测相机检校方法

本文基于平面控制提出了一种新的非量测相机检校方法。该方法的

基本思想是通过对相机姿态进行调整，使相机的光轴与平面法向量垂直，

从而消除相机位置和姿态误差对检校结果的影响。具体实现方法如下：

1.首先，选择适当的平面控制对象。平面控制对象应尽量平整，表

面质量高，大小适中，可以使用靶标等。

2.设置合适的相机参数。包括相机的焦距、光圈大小、快门速度等。

3.调整相机的姿态。通过改变相机的位置和角度，使得相机成为平

面所在垂直平面的位置和方向。调整过程中，可以使用直尺、角度计、

水平仪等辅助工具对姿态进行调整。

4.拍摄平面控制对象。在相机完成姿态调整之后，对平面控制对象

进行多幅拍摄，得到图像数据。

5.计算相机内外参数。将拍摄到的图像数据输入计算机中，通过相

机标定算法计算出相机的内外参数。

6.检验标定结果。将得到的标定结果与实际值对比，检查其准确度

和精度。

四、实验验证及结果分析

为了验证该方法的有效性，本文进行了相应的实验。实验中所选用

的平面控制对象为靶标，该靶标表面质量较高，平整度良好，并且易于

操作。实验步骤如下：

1.搭建测量系统和相机系统。将相机与计算机进行连接，保证它们

可以进行数据交换。

2.对相机进行参数设置。将相机的焦距、光圈大小、快门速度等参

数设置为合适的值。

3.进行姿态调整。使用直尺、角度计、水平仪等辅助工具对相机

行姿态调整。

4.拍摄靶标。相机成像靶标，获得多个图像。

5.计算相机内外参数。将图像数据输入计算机中，进行相机标定算

法计算。

6.标定结果分析。将得到的标定结果与实际值对比，检查其准确度

和精度。

实验结果表明，该方法具有较高的检校精度和准确度，可以满足实

际应用的需求。

五、结论和展望

本文介绍了一种基于平面控制的非量测相机检校方法。通过对相机

姿态进行调整，使图像平面与物体平面重合，从而减小了相机位置和姿

态误差对检校结果产生的影响。通过实验验证了该方法的有效性。未来

的研究中，可以考虑将该方法应用于其他类型的相机，或者进一步提高

检校的精确度和准确性。