基于目标的相机标定方法

王利华 李亮亮 郭恒林

(山东科技大学 测绘科学与工程学院, 山东 青岛 266590)

0 引言

随着计算机视觉和数字摄影测量的发展,基于视觉的坐标测量技术得到了更广泛地应用。相机的内参和光学畸变系数被用于描述相机自身特性,是精确获取被测物体的三维坐标的前提。通过一定的方法和手段获取相机内参和光学畸变系数的过程就是相机标定。

相机标定方法根据标定方式的不同,主要可以分为两种:自标定方法和基于目标的标定方法[1]。自标定方法存在约束性较差[2]、对噪声敏感等缺点[3-4]。因此,基于目标的相机标定方法,仍具有重要的作用。基于目标的相机标定方法是指用一个结构已知、精度很高的标定物或控制场作为空间参照物,通过空间点和影像点之间的对应关系来建立相机参数约束,然后通过优化算法来求取这些参数[5]。基于目标的相机标定方法主要包括计算机视觉中的张正友标定法和摄影测量中基于直接线性变换(Direct Linear Transformation, DLT)、空间后方交会的标定法。张飞[6]和靳冲[7]等主要针对计算机视觉中的相机标定方法做了比较与分析,王冬[8]主要对摄影测量中相机标定做了研究与分析。本文针对上述3种方法进行了研究分析。

1 基于目标的相机标定方法原理

1.1 后方交会标定法原理

由摄影测量中的共线方程出发,再根据空间后方交会原理并考虑光学畸变,可以得到空间后方交会相机标定的误差方程:

V=AXe+BXi+CXd-L

(1)

式中,Xe是外方位元素;Xi是内方位元素;Xd是畸变系数;A、B、C为对应的系数矩阵;L是系数矩阵。……