摄像机标定及相关技术研究

摄像机标定与图像畸变修正是摄影测量、视觉检测、计算机视觉等领域的重点研究课题之一,在测绘、工业控制、导航、军事等领域得到了极大的应用。本文围绕摄像机标定研究了亚像素角点提取、摄像机模型与标定方法等内容,主要包括: 1.提出了基于Harris角点检测原理的亚像素角点检测方法,利用角点邻域内图像灰度梯度变化与角点到邻域内任一点的矢量点乘为零的性质,采用迭代算法,获得了精度优于0.01个像素的亚像素角点坐标,解决了摄像机标定中高精度控制点坐标的获取问题。 2.通过分析各种摄像机模型及标定方法的优缺点,建立了适应性较广的高精度摄像机模型。该模型考虑了切向畸变与径向畸变,以及摄像机内部参数的各种不确定情况,比如CCD像元轴线可能存在不垂直、纵横比不等、摄像机主点偏移等。 3.提出了一种方块自动计数方法,利用平面模板与其图像的单应性,得到了标定控制点对应的图像坐标,结合高精度亚像素角点检测方法,解决了摄像机标定中平面模板控制点与其图像对应控制点的匹配问题。 4.提出了一种改进的Levenberg-Marquardt非线性最小二乘算法,降低了非线性迭代方法对迭代初始值的要求,提高了收敛速度。编程实现了基于移动平面模板的摄像机标定,采用多种非线性优化方法对标定结果进行了优化,使标定结果的像元误差降低到了0.1个像素。