攝像機(jī)標(biāo)定相關(guān)問題研究學(xué)員：田苗專業(yè)：導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制導(dǎo)師：郝向陽主要內(nèi)容攝像機(jī)標(biāo)定的背景與意義攝像機(jī)標(biāo)定的主要方法心得體會(huì)攝像機(jī)標(biāo)定的背景與意義視覺應(yīng)用中，相機(jī)參數(shù)的標(biāo)定是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，其標(biāo)定結(jié)果的精度及算法的穩(wěn)定性直接影響相機(jī)工作產(chǎn)生結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，做好相機(jī)標(biāo)定是做好后續(xù)工作的前提，提高標(biāo)定精度是科研工作的重點(diǎn)所在。攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)分為三類：傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定基于主動(dòng)視覺的攝像機(jī)標(biāo)定攝像機(jī)自標(biāo)定傳統(tǒng)相機(jī)標(biāo)定常用的標(biāo)定塊傳統(tǒng)相機(jī)標(biāo)定直接線性變化法（DLT）這個(gè)方法是由Abdel-Aziz和Karara于1971年首先提出來的。他們從攝影測量學(xué)的角度深入研究了相機(jī)圖像和環(huán)境物體之間的關(guān)系，建立了相機(jī)成像幾何的線性模型。需要6組以上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)就可以完成相機(jī)標(biāo)定。優(yōu)點(diǎn)：計(jì)算簡單，實(shí)時(shí)性強(qiáng)缺點(diǎn)：沒有考慮任何畸變，精度不高80年代中期Tsai提出的基于RAC的定標(biāo)方法是計(jì)算機(jī)視覺像機(jī)定標(biāo)方面的一項(xiàng)重要工作，該方法的核心是利用徑向一致約束來求解除像機(jī)光軸方向的平移外的其它像機(jī)外參數(shù)，然后再求解像機(jī)的其它參數(shù)?；趶较蚣s束的攝像機(jī)標(biāo)定（RAC）投影點(diǎn)理想位置與實(shí)際位置TSAIRY．AVersatileCameraCalibrationTechniqueforHighAccuracy3DMachineVisionMetrologyUsingOff-the-ShelfTVCamerasandLenses［J］．IEEEJRoboticsandAutomation，1987，3(4):323-344．優(yōu)點(diǎn)：定標(biāo)過程快捷，準(zhǔn)確。缺點(diǎn)：只考慮了相機(jī)的徑向畸變，沒有考慮其他畸變。

基于徑向約束的攝像機(jī)標(biāo)定（RAC）張正友標(biāo)定法微軟實(shí)驗(yàn)室的張正友提出了基于2D標(biāo)定物的平面兩步標(biāo)定方法。從不同角度拍攝3幅以上的圖像ZHANGZ．AFlexibleNewTechniqueforCameraCalibration［J］．IEEETransPatternAnalysisandMachineIntelligence，2002，22(11):1330-1334．該方法既具有較好的魯棒性又不需昂貴的精制標(biāo)定塊，實(shí)用性強(qiáng)。由于假定模板圖像上的直線經(jīng)透視投影仍然為直線，進(jìn)而進(jìn)行圖像處理，實(shí)際上引入了誤差。張正友標(biāo)定法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定方法，即通過利用主動(dòng)視覺系統(tǒng)控制攝像機(jī)做特定運(yùn)動(dòng)來直接獲取攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，即攝像機(jī)外參數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)和平移。中科院自動(dòng)化所的馬頌德1996年在IEEE會(huì)議上提出了基于攝像機(jī)三正交平移運(yùn)動(dòng)（即每組包含三次兩兩正交的運(yùn)動(dòng)）的標(biāo)定方法是目前文獻(xiàn)中最系統(tǒng)的關(guān)于基于主動(dòng)視覺進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的方法。僅能標(biāo)定四參數(shù)模型的攝像機(jī)，對(duì)于五參數(shù)模型不再適用。缺點(diǎn)胡占義主動(dòng)視覺相機(jī)標(biāo)定法照相機(jī)的二正交運(yùn)動(dòng)比三正交運(yùn)動(dòng)更容易實(shí)現(xiàn)。可以求解攝像機(jī)的所有5個(gè)內(nèi)參數(shù)，馬頌德的方法可以求解4個(gè)內(nèi)參數(shù)。優(yōu)點(diǎn)攝像機(jī)自標(biāo)定20世紀(jì)90年代初，F(xiàn)augeras等人首先提出了“自標(biāo)定(Self-Calibration)”的概念，使在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)任意、場景未知的一般情況下也能對(duì)攝像機(jī)做出標(biāo)定。從本質(zhì)上說，所有自標(biāo)定方法都只是利用了攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)自身存在的約束，這些約束與場景和攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)無關(guān)，這也是自標(biāo)定方法較前兩種標(biāo)定方法更靈活的原因攝像機(jī)自標(biāo)定自標(biāo)定是指不需要標(biāo)定塊，僅僅通過圖像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定的過程。靈活方便精度不太高，魯棒性不足優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)標(biāo)定方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場合傳統(tǒng)的標(biāo)定方法可以獲得較高的精度標(biāo)定過程復(fù)雜，需要高精度的已知結(jié)構(gòu)精度要求高且相機(jī)參數(shù)基本不變基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定方法相機(jī)模型參數(shù)可以線性求解，計(jì)算簡單，魯棒性較高系統(tǒng)成本高相機(jī)運(yùn)動(dòng)信息已知自標(biāo)定方法不需要已知標(biāo)定塊，有更好的靈活性實(shí)用性精度不高需要經(jīng)常調(diào)整相機(jī)或者無法設(shè)置參照物主要標(biāo)定方法比較攝像機(jī)標(biāo)定方法的最新研究成果2013年系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)上的《一種改進(jìn)的單視圖相機(jī)標(biāo)定算法》提出了一種通過提取三個(gè)方向的平行線而進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的方法。標(biāo)定結(jié)果不穩(wěn)定，誤差較大精度相對(duì)較高，操作簡單適用于存在大量正交平面組成的人造結(jié)構(gòu)場景和建筑物場景。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)2014年天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劉書桂等人提出了分區(qū)域相機(jī)標(biāo)定。分區(qū)域標(biāo)定法的精度優(yōu)于單區(qū)域標(biāo)定法，20000個(gè)標(biāo)定點(diǎn)的總誤差降低了17％（Ｎ＝８），單點(diǎn)平均誤差降低了20％左右。這一相機(jī)標(biāo)定法可以應(yīng)用于工業(yè)視覺測量，特別是大工件測量領(lǐng)域。吳文歡在2012年提出一種利用SURF特征快速標(biāo)定相機(jī)焦距的方法?？焖佟⒂行в捎诓捎玫氖菃螀?shù)的模型，其他參數(shù)不夠精確時(shí)，精度不夠高。2013年武漢大學(xué)的何海清發(fā)表了論文《一種穩(wěn)健估計(jì)的無人機(jī)機(jī)載相機(jī)標(biāo)定法》。利用穩(wěn)健估計(jì)平差法參與相機(jī)標(biāo)定，從Robust原理迭代選擇權(quán)，逐步消弱角點(diǎn)定位粗差對(duì)內(nèi)參數(shù)估計(jì)的影響。這是一種專門針對(duì)無人機(jī)機(jī)載相機(jī)參數(shù)需頻繁地高精度標(biāo)定的方法。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)心得體會(huì)發(fā)展到今天，相機(jī)標(biāo)定的理論已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是在實(shí)用性和精度上仍然有必要進(jìn)一步深入研究，其發(fā)展趨勢可以歸結(jié)成以下幾個(gè)