基于一维标定物的反射折射摄像机标定方法

一维标定物是指一组任意两点距离已知的共线点.基于一维标定物的标定方法相对基于二维、三维标定物的方法更加灵活,在实际中有很高的应用价值.文中提出一种基于一维标定物的反射折射摄像机标定算法.如果一维标定物包含5个或5个以上的共线点,则通过一维标定物的3次或3次以上的一般刚体运动,就能够标定反射折射摄像机的参数.算法分为两步:首先,使用一维标定物的图像和主点满足的不变量计算主点;然后,通过一维标定物图像所隐含的正交消影点信息,线性地求解绝对二次曲线的像(IAC),并对IAC矩阵进行Cholesky分解确定尺度因子和畸变因子.此外,文中方法还能够给出镜面参数的解析表示以及一维标定物相对于视球中心的位置.模拟实验中,作者在两种镜面配置下比较了文中的方法和基于圆环点的方法,结果表明文中的方法在不同的镜面配置下都能得到较好的标定结果.真实实验也验证了文中方法的正确性和可行性.

基于空间共线点的单光心反射折射摄像机标定

一条空间直线的单光心反射折射图像是一个二次曲线段,大多数利用直线进行单光心反射折射摄像机标定的方法都需要对直线的像进行二次曲线拟合,曲线拟合的精度严重影响着标定的精度.然而,一条空间直线的像仅占整个二次曲线的一小段,这使得曲线拟合的效果非常差.本文利用空间三个共线点的反射折射投影给出了摄像机内参数的一个非线性约束.当反射镜面为抛物面时,在主点已知的情况下,该约束变为线性约束.如其他参数已知,该约束变为关于有效焦距的多项式约束.由此,本文提出了三种不同条件下的标定算法,算法中无需对直线的像进行二次曲线拟合,无需场景的任何信息,标定精度较高.实验验证了算法的有效性.

一种抛物反射折射圆像的拟合方法

基于圆的摄像机标定有着无可比拟的优势.目前,虽有文献证明了圆在反射折射摄像机下的像是一条四次曲线,但由于存在遮挡,仅仅部分封闭曲线在像平面上是可见的,且通过其可见部分无法拟合圆像的方程,进而无法标定摄像机参数.因此,当摄像机位率为1且斜率为0时,作者提出了一种抛物反射折射圆像的拟合方法,为研究基于圆的摄像机标定算法奠定了基础.首先,推导出了抛物反射折射圆像需要满足的条件;其次,在这些条件基础上提出了一种抛物反射折射圆像的拟合方法;最后,利用拟合得到的抛物反射折射圆像和通过抛物镜面的投影轮廓线估计得到的摄像机主点直接计算出摄像机焦距,以此评价文中拟合方法的性能.大量的模拟实验和真实实验均验证了文中拟合方法的有效性.

反射折射几何元统一成像及标定性讨论

基于圆的摄像机标定有着无可比拟的优势,然而由于反射折射摄像机存在大畸变,在该摄像机下对这一问题的研究还很不透彻且存在很多困难.文中研究了圆在反射折射摄像机下的像,并在此基础上统一了几何元的成像理论,为基于圆的反射折射摄像机标定方法奠定了理论基础.首先证明了圆在反射折射摄像机下的像为四次曲线;之后根据圆的大小或所在位置的不同,发现此四次曲线可约化为点、直线及球在反射折射摄像机下的像,这与已有的结论是等价的,从而统一了几何元在反射折射摄像机下的成像理论;并在该统一成像理论下讨论了不同几何元在反射折射摄像机标定方面的应用.最后通过模拟实验验证了一种基于圆的抛物反射折射摄像机的标定结果.

基于对极点的抛物反射折射直线像的拟合方法

在中心反射折射摄像机下,直线的像是一条二次曲线.由于存在遮挡,仅仅有一小段弧在像平面上是可见的,因此通过可见部分正确地拟合直线的像是非常困难的,且文献中现有的方法还没有很好地解决这一问题.除了抛物反射折射直线像需要满足的充要条件外,如果可见弧上图像点的对极点已知,可以大大提高直线像的拟合精度.基于这种想法,提出了一种新的拟合抛物反射折射直线像的方法.首先,推导出了一种新的关于对极点与摄像机主点之间的关系;其次,利用这种关系来拟合抛物反射折射直线的像;最后通过拟合的直线像来估计摄像机的内参数.模拟实验和真实实验均验证了该方法的有效性.

一种中心反射折射直线像的拟合方法

直线在中心反射折射摄像机下的像是一条二次曲线.由于存在遮挡,准确地拟合直线像是非常困难的,从而影响了摄像机的标定精度.目前,这一问题仍然没有得到有效的解决.此外,根据中心反射折射摄像机成像模型发现,如果可见弧上图像点的对极点已知,可以大大提高直线像的拟合精度.为此,提出了一种新的拟合直线像的方法,该方法适用于包括抛物反射折射摄像机在内的所有中心反射折射摄像机.首先,推导出一种新的关于对极图像点与摄像机主点之间的关系;然后,通过这种关系建立目标函数,用来优化得到直线像的方程;最后,利用拟合的直线像估计摄像机的内参数,以此评价拟合算法的性能.大量模拟实验和真实实验均验证了拟合算法的有效性,即提出的拟合算法不仅鲁棒,且提高了直线像的拟合精度,进而提高了摄像机的标定精度.