基于非線性模型的攝像機標定技術研究

摘 要：攝像機標定的目的是確定攝像機的圖像坐標系與物體空間中的三維參考坐標系之間的對應關系。研究非線性模型下攝像機標定兩步法的算法實現，并提出用兩步法在進行攝像機標定實驗時對于算法初步進行的改進。即對于未標定圖像在算法初步設定畸變系數初值來校正標定實驗所提取的角點，通過實驗標定攝像機參數并進行驗證，實驗表明可以降低重投影誤差，使算法精度進一步提高。

關鍵詞：非線性模型;攝像機標定;畸變系數；兩步法

Research of Camera Calibration Technology Based on Nonlinear Model

XU JING

(College of Information Control，Xi′an University of Architecture Technology，Xi′an，710055，China

Abstract：The aim of camera calibration is to confirm the homologous relations between image reference frame and three-dimensional reference frame.In this paper，a two-stages camera calibration method based on the nonlinear model is researched，and an improved Two-stages method is proposed for predicting corner locations.Both computer simulation and real data have been used to test the proposed technique and to get camera′s parameter.The results show the proposed method is more accurate. 

eywords：nonlinear model；camera calibration；distortion coefficient；two-stages camera calibration

1 引 言

攝像機標定是計算機視覺領域里從二維圖像獲取三維信息的一個基本步驟。被廣泛應用于三維重建、視覺導航、監控等領域。攝像機標定的目的是確定攝像機的圖像坐標系與物體空間中的三維參考坐標系之間的對應關系^［1］。只有當攝像機被正確的標定以后，才能根據圖像平面中的二維坐標推導出對應物體在三維空間中的實際位置。

現有的攝像機標定按是否需要參照標定物，大體可以分為2類^［2］：傳統的攝像機標定方法和攝像機自標定方法。傳統的攝像機標定方法分為4類，即利用最優化算法的標定方法，利用攝像機變換矩陣的標定方法，進一步考慮畸變補償的兩步法和雙平面標定方法。

2 非線性模型

所謂攝像機的非線性模型，是指成像過程不服從小孔成像模型。線性模型為小孔成像模型，不能準確地描述成像幾何關系，在遠離圖像中心處會有較大的畸變，使得所量測得像點坐標產生誤差。攝像機的非線性模型可使用下述公式來描述：