基于双镜面成像的单摄像机标定方法研究.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
基于双镜面成像的单摄像机标定方法研究
姓名:吕文松
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:金良海
2011-01-17
华中科技大学硕士学位论文
摘要
摄像机标定是利用标定物体的二维图像信息和真实测量的三维空间信息来
计算摄像机标定参数的过程。获得精确的摄像机标定参数是实现双目视觉系统的
前提,使用摄像机标定参数矩阵可以还原目标物体的三维空间信息,从而实现对
目标物体的准确定位,在实际中有很广泛的应用。
基于双镜面的单摄像机标定方法是一种新颖的标定方法,使用两个镜面和一
台摄像机通过镜面反射的原理来模拟两台摄像机。两个镜面并排直立固定在平板
上,当双镜面和摄像机保持一定的位置关系时,就可以通过一台摄像机得到标定
块的两幅图像,实现两台摄像机的模拟效果。软件系统由标定参数模型选取和角
点检测两部分组成。在标定参数模型选取方面,提出了只考虑摄像机一阶畸变系
数的非线性标定参数模型。在角点检测方面,使用 Hough 直线检测的方法检测
角点的边界直线方程,并将边界直线的交点作为角点的坐标。得到角点信息后使
用迭代的方法来求解摄像机标定参数矩阵和畸变参数矩阵。最后利用反投影算法
对目标物体进行三维重建,验证参数矩阵。
该标定方法可以有效地降低视觉系统的成本,使视觉系统得到更广泛的应
用。实验结果表明在目前系统的实验条件下,利用实验得到的摄像机标定参数矩
阵,可以精确地还原出目标物体的三维坐标,误差控制在 以下,可以较好
地满足双目视觉系统的需要。

关键词:摄像机标定,高精度,双镜面,角点检测

I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
Camera calibration is the process which calculates camera calibration parameters
using object’s two-dimensional image information and the real three-dimensional
information. Getting precise camera calibration matrixes is the first step to achieve the
binocular vision system. The camera calibration parameters can be used to restore the
three-dimensional coordinates of the target object in order to achieve accurate
positioning of the target object and it is widely used in practice.
The dual-mirror with single camera calibration method is a new calibration
method, it uses two mirrors and a camera to simulate two cameras through the mirror
reflection. Two mirrors are fixed side by side, when the positions of the mirrors and
the camera maintain certain relationship, we can get two images of the target object in
one picture to simulate the effect of two cameras . Software system can be divided
into two parts, calibration model selection and corner detection. In the part of
calibration model selection, it proposes the model which only consider the first-order
distortion coefficient based on the linear parameter model. In the part of corner
detection, it detects the picture with Hough Line Detection Metho