收藏本站
《武汉大学》 2004年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于多像灭点进行相机标定的方法研究

谢文寒  
【摘要】:人类从外界环境获取的信息中,80%来自于视觉。人的眼睛将获取的信息传入大脑,由大脑根据知识和经验,对信息进行处理与识别。随着数字技术的出现与发展,计算机视觉替代了人眼与大脑,实现了对周围环境进行简单识别与理解的功能。计算机视觉的研究目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力,这种能力将不仅使机器感知三维环境中物体的几何信息,包括它的形状、位置、姿态、运动等,而且能对它们进行描述、存储,识别与理解。而若通过二维图像感知三维世界,传感器的定标(或标定)成为关键技术之一。近年来,随着数字化技术的不断进步,硬件装置价格的不断下降和计算机性能的不断提高,数码相机也得到了普及,许多计算机视觉系统也都以普通数码相机作为获取数据的主要传感器。 因此,数码相机(摄像机)的标定逐渐成为计算机视觉领域以及摄影测量领域的研究热点之一。 国内外的许多摄影测量及计算机视觉界的专家学者提出多种多样的标定方法。然而,没有哪一种标定方法可以用于所有应用,不同的用途、不同的环境就要采用不同的标定方法。 本文以基于灭点的标定方法为切入点,首先阐述几种传统相机标定方法与自标定技术以及存在的问题,随后提出了几种既不需要控制场同时精度又较高的基于多像灭点的标定方法。这些标定方法操作简易、灵活,可做到“随时随地”标定相机,若将标定结果用于人工规则建筑物的三维重建,该方法还可进行在线标定。 本文涉及的主要研究内容集中在四个方面:(1)直线检测与灭点的确定;(2)基于多像灭点的标定方法;(3)基于点线混合的相机标定方法;(4)基于多平面格网的相机标定方法。 1)直线检测与灭点的确定。灭点是空间平行线在影像上投影的交点。它作为本文所提出的标定方法的重要因素,贯穿文章始末。一般灭点位于影像边界以外,甚至是无穷远处,因此标定前确定灭点的最佳位置至关重要。灭点是直线的交点,本文研究了一种自适应的最小二乘直线模板匹配技术用于高精度的提取影像中的直线信息。由于影像中噪声的存在,使得平行线在影像上未必交于一点,因此,从摄影测量角度出发,研究了一种以影像直线为观测值,建立直线与灭点相关的平差模型确定灭点的方法。该方法既不需要将直线投影到球面坐标,也不需要对大量直线作统计特性分析,当存在大量多余直线观测时,这种平差方法可快速、准确地计算出灭点的最优位置。 2)基于多像灭点的相机标定。从单像灭点标定方法的误差分析入手,以灭点为桥梁,通过灭点的几何特性将影像中直线观测值与相机方位元素直接关联,并对多像联合建立平差模型,以解求未知的相机内外方位元素。同时,非线性畸变模型和几何约束条件也直接纳入到平差标定模型中,多种类型未知参数统一解求,使标定精度大大提高。 3)基于点线混合的相机标定。分析了长焦距相机因视场角小在应用灭点标定时遇到的问题,首次研究了专门针对长焦距、小视场角相机的基于点线混合的标定方法。该方法通过一种无位移、多方位的全景摄影方式扩展长焦距相机的视场角,并用基于点的自标定与基于线的平差模型相结合的方法建立统一模型对相机进行标定。 4)基于平面格网的相机标定。通过分析灭点与灭线的约束特性,利用两个灭点也可进行相机标定。对一个或(多个平行)平面格网或人工建筑物某一立面进行多位移、多角度拍摄,利用多像灭点约束建立标定模型,最后通过矩阵分解得到相机参数矩阵。该方法将三维方向的灭点信息发展到二维方向的灭点信息,且不需要任何物方控制点信息,使灭点标定方法得到进一步推广。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 杨化超;张书毕;刘超;;基于灭点理论和平面控制场的相机标定方法研究[J];中国图象图形学报;2010年08期
2 谢文寒,张祖勋,张剑清;一种新的基于灭点的相机标定方法[J];哈尔滨工业大学学报;2003年11期
3 王志坚;于永彦;;借助主点不变性标定相机的一种新方法[J];黑龙江大学自然科学学报;2011年03期
4 唐大江,熊汉伟,张湘伟;一种快速的相机标定方法[J];汕头大学学报(自然科学版);2001年02期
5 谢文寒,张祖勋;基于多像灭点的相机定标[J];测绘学报;2004年04期
6 荣瑞霞;欧龙;张丽娜;贺春梅;;基于灭点理论的普通数码相机标定方法[J];工程地球物理学报;2007年02期
7 张吴明,钟约先;基于改进差分进化算法的相机标定研究[J];光学技术;2004年06期
8 唐亮,谢维信,黄建军,谢兴灿;基于物方几何约束提取建筑物垂直边缘[J];中国图象图形学报;2004年09期
9 林永兵,张国雄,李真,李杏华;四路激光跟踪测量系统最佳测量区域和系统自标定[J];中国激光;2002年11期
10 张祖勋,吴军,张剑清;建筑场景三维重建中影像方位元素的获取方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2003年03期
11 张俊前;王文进;;非量测相机的一种快速平面标定法[J];测绘与空间地理信息;2008年06期
12 周超;康泽;初从颖;郝祥峰;;基于相机标定的直线距离测量的研究[J];科技资讯;2009年14期
13 李春霞;;一种基于射影变换不变性的相机标定方法[J];数学的实践与认识;2010年10期
14 胡朝晖,王佳,刘永东,梁晋文;纯距离法激光跟踪坐标测量系统的布局与仿真[J];光学技术;2000年05期
15 康志忠,张祖勋,张剑清;对沿街立面纹理快速重建问题的研究[J];地理空间信息;2004年06期
16 高晓晋;涂馨;;两点透视图的实用作图研究[J];昆明冶金高等专科学校学报;2006年05期
17 刘秀坤;杜清运;;增强现实系统中虚拟与现实信息空间视觉匹配的算法研究[J];测绘科学;2007年05期
18 靳志光;卫建东;张冠宇;蒲亭汀;;基于LCD的相机标定新方法[J];遥感信息;2008年01期
19 王玉宝;付丽琴;;基于相机标定的交汇测量系统精度分析[J];国外电子测量技术;2009年05期
20 王立中;薛河儒;王靖韬;;一种改进的相机标定方法[J];内蒙古大学学报(自然科学版);2010年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 钱晶晶;余烨;刘晓平;;基于几何约束的单幅图像三维重建方法[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2008年
2 王俊山;张金生;夏朝辉;;高精度陀螺仪的六位置自标定方案[A];国家安全地球物理丛书(六)——空间地球物理环境与国家安全[C];2010年
3 胡丙华;张虎龙;晏晖;;基于灭点理论的飞机着陆段姿态角测量[A];2011西部光子学学术会议论文摘要集[C];2011年
4 张飞;;相机标定方法综述[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
5 王海霞;王春艳;卢晓;;手眼视觉系统的自标定技术[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张娟;陈春晓;;基于分层重建的摄像机完全自标定[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年
7 董守平;;灭点定理及视觉成像物体的三维定位[A];流动显示’2002第五届全国流动显示学术会议论文集[C];2002年
8 秦丽娟;胡玉兰;魏英姿;周越;王红;;一种新的摄像机自标定方法[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
9 徐志刚;邹志勤;;惯性平台加速度计自标定研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
10 李起成;杨猛;陈毅松;汪国平;;基于彩色圆柱的相机标定法[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 武晓黎;善用透视拍出精彩照片[N];中国消费者报;2007年
2 李伟忠;理解摄影中的透视[N];中国摄影报;2011年
3 汪愫 王景;染上“中国特色”的西方透视学[N];建筑时报;2006年
4 吴焕加/文;贝聿铭巧思妙构 华盛顿美术馆东馆[N];财经时报;2004年
5 中国测会学会;测绘学科理论的新进展[N];中国测绘报;2005年
6 飞猪;Photoshop CS2终于出货[N];中国计算机报;2005年
7 上海明精机床有限公司 秦国宝;积极运用“九五”成功的经验 加快解决机床工具行业五大问题[N];中国机电日报;2001年
8 邹肇辉;好莱坞拥抱BitTorrent?[N];中国计算机报;2005年
9 记者 王国英;3620万头只牛羊接受布病免疫[N];内蒙古日报(汉);2011年
10 赵胜;443万[N];通辽日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谢文寒;基于多像灭点进行相机标定的方法研究[D];武汉大学;2004年
2 陈军;基于DSP的高速公路车道偏离报警系统研究[D];天津大学;2010年
3 杨化超;宽基线立体影像点、线特征提取与匹配方法研究[D];中国矿业大学;2010年
4 袁炳祥;发展三维粒子图像测速技术在桩土相互作用研究中应用[D];兰州大学;2012年
5 王美珍;单幅图像中地物目标几何量测研究[D];南京师范大学;2011年
6 王建宇;基于图象的虚拟环境生成关键技术研究[D];南京理工大学;2004年
7 肖振中;基于工业摄影和机器视觉的三维形貌与变形测量关键技术研究[D];西安交通大学;2010年
8 韩龙;编队飞行航天器相对状态的立体视觉测量研究[D];中国科学技术大学;2007年
9 王立中;基于机器视觉的奶牛体型评定中的关键技术研究[D];内蒙古农业大学;2009年
10 杨淼;基于图像的城市建筑物三维自动重建参数化建模方法研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩超;基于灭点径向一致性约束的相机标定研究[D];南京邮电大学;2011年
2 徐刚;基于灭点几何和径向准直约束的数码相机标定研究[D];桂林电子科技大学;2011年
3 刘小鹏;基于光照图像的实体几何建模方法研究[D];汕头大学;2002年
4 丁昊;基于线特征的相机标定与定向方法研究[D];山东科技大学;2011年
5 申晓彦;轴对称构件几何尺寸的图像测量[D];中北大学;2010年
6 王富治;高精度视觉测量系统研究[D];电子科技大学;2005年
7 陈乐;基于角点的实体重构及数值流形网格自动生成方法研究[D];广东工业大学;2005年
8 王丽;面向建筑物重建的摄像机自标定方法研究[D];南昌航空大学;2012年
9 杨留君;基于计算机视觉的钢轨磨耗测量系统的研究与实现[D];北京交通大学;2007年
10 计野;无人机遥感图像内部畸变校正算法及应用研究[D];电子科技大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978