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多几何约束下的鱼眼相机单像高精度标定

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摘要

以待标定鱼眼相机近似垂直棋盘格获取的单张影像为对象,综合利用多种几何约束分阶段求解基于球面投影成像模型的鱼眼相机参数初值并进行全局优化,主要内容包括:①利用鱼眼图像轮廓对称性计算得到准确的相机主点位置(u0,v0),并通过轮廓外接矩形扫描搜索巧妙回避了黑色背景下的轮廓点检测困难;②精确拟合棋盘格两组互相垂直平行直线在鱼眼图像上投影椭圆,计算椭圆交点并将其反投影到单位球面获得平行直线灭点,根据灭点方向正交约束给出相机等效焦距初值(fx,fy)及旋转矩阵角度初值;③利用径向对准约束及棋盘格角点信息先线性求解平移矢量(tx,ty)初值,进而建立一元二次方程求解平移矢量tz初值,最后通过最小化棋盘格角点重投影误差对除主点外的全部相机参数进行全局优化,并利用优化参数对鱼眼图像进行立方盒展开实现纠正目的。对海康威视两种型号(视野范围不同)定焦鱼眼相机的标定及其影像纠正试验结果表明,本文方法重投影误差RMSE小于1/3个像素,标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果总体上较稳健,中心区域纠正效果略优于边缘处,纠正影像上棋盘格角点直线拟合误差RMSE均小于0.7个像素,效果明显优于网上标定工具箱[27]结果,具有较好的应用价值。

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补充资料

DOI:10.3788/aos201838.1115001

作者单位:

    桂林电子科技大学
    桂林电子科技大学
    桂林电子科技大学
    桂林电子科技大学

引用该论文

吴军,王玲容,黄明益,彭智勇. 多几何约束下的鱼眼相机单像高精度标定[J].光学学报,2018,38(11):1115001.