回转体形貌测量中的相机自标定.docx

第19卷第8期2011年8月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.19No.8Aug.2011

文章编号1004-924X(2011)08-1957-07

回转体形貌测量中的相机自标定

李雅倩，林洪彬*

(燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004)

摘要：为实现回转体形貌测量系统的相机自标定，研究了回转体对象的透视投影特性，提出了一种基于被测回转体对象自约束特征的摄像机内、外参数自动标定方法。首先，利用被测场景中回转体截面特征易于提取的特性，从测得图像提取场景中的截面椭圆，利用正交于回转轴的截面椭圆求取圆环点的像，并结合极线约束建立绝对二次曲线像的全约束方程；然后，通过对求取的绝对二次曲线矩阵进行Cholesky分解获得相机的内参数。其次，在求得的内参数矩阵的基础上，通过回转轴和截面图像的成像特点建立测量系统外参数方程，求解测量系统外部参数。实验结果表明，利用本文方法进行相机内参数标定的精度优于0.95%,外参数标定精度优于5.6%。该方法只需利用被测对象自身几何约束，不需任何标定板和标定块，标定过程简单有效，能够满足工程实际需要。

关键词：形貌测量；回转体；标定；圆环点；极线约束

中图分类号：TP391.4;TP212.12文献标识码：Adoi:10.3788/OPE1957

Cameracalibrationinmorphologymeasurementofaxisymmetricbody

LIYa-qian,LINHong-bin*

(InstituteofElectricalEngineering,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)

*Correspondingauthor,E-mail:honphin@ysu.edu.cn

Abstract:Torealizetheautomaticcalibrationofthecamerausedinmorphologymeasurementofanax-isymmetricbody,theperspectiveprojectioncharacteristicsoftheaxisymmetricbodywereinvestiga-ted,andaautomaticcalibrationmethodforintrinsicandextrinsicparametersofthemeasureingcam-erawasproposedbasedonselfconstraintcharacteristicsofmeasuredaxisymmetricbody.Firstly,byutilizingtheextrationofsectionfetureseasily,theellipsesintheimagesofaxisymmetricbodycrosssectionswereestimatedtoobtaintheimagesofthecircularpoints.Then,combiningwiththeepipolarconstraint,thefullconstraintequationsoftheimageforanabsoluteconicwereestablishedandcom-putedtoobtainthecameraintrinsicparametersbyCholeskysfactorization.Secondly,basedontheintrinsicmatrixofthecamera,theextrinsicparameterequationswereestablishedbyusingtheimageofthesymmetryaxisandcrosssectionstosolvetheextrinsicparameters.Experimentalresultsindi-catethattherelativeprecisionoftheintrinsicparamet