相机标定读书报告

摄像机标定相关问题研究学员：田苗专业：导航、制导与控制导师：郝向阳主要内容摄像机标定的背景与意义摄像机标定的主要方法心得体会摄像机标定的背景与意义视觉应用中，相机参数的标定是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机工作产生结果的准确性。因此，做好相机标定是做好后续工作的前提，提高标定精度是科研工作的重点所在。摄像机标定技术分为三类：传统摄像机标定基于主动视觉的摄像机标定摄像机自标定传统相机标定常用的标定块传统相机标定直接线性变化法（DLT）这个方法是由Abdel-Aziz和Karara于1971年首先提出来的。他们从摄影测量学的角度深入研究了相机图像和环境物体之间的关系，建立了相机成像几何的线性模型。需要6组以上的对应点就可以完成相机标定。优点：计算简单，实时性强缺点：没有考虑任何畸变，精度不高80年代中期Tsai提出的基于RAC的定标方法是计算机视觉像机定标方面的一项重要工作，该方法的核心是利用径向一致约束来求解除像机光轴方向的平移外的其它像机外参数，然后再求解像机的其它参数。基于径向约束的摄像机标定（RAC）投影点理想位置与实际位置TSAIRY．AVersatileCameraCalibrationTechniqueforHighAccuracy3DMachineVisionMetrologyUsingOff-the-ShelfTVCamerasandLenses［J］．IEEEJRoboticsandAutomation，1987，3(4):323-344．优点：定标过程快捷，准确。缺点：只考虑了相机的径向畸变，没有考虑其他畸变。

基于径向约束的摄像机标定（RAC）张正友标定法微软实验室的张正友提出了基于2D标定物的平面两步标定方法。从不同角度拍摄3幅以上的图像ZHANGZ．AFlexibleNewTechniqueforCameraCalibration［J］．IEEETransPatternAnalysisandMachineIntelligence，2002，22(11):1330-1334．该方法既具有较好的鲁棒性又不需昂贵的精制标定块，实用性强。由于假定模板图像上的直线经透视投影仍然为直线，进而进行图像处理，实际上引入了误差。张正友标定法优点缺点基于主动视觉的标定基于主动视觉的标定方法，即通过利用主动视觉系统控制摄像机做特定运动来直接获取摄像机运动参数，即摄像机外参数，包括旋转和平移。中科院自动化所的马颂德1996年在IEEE会议上提出了基于摄像机三正交平移运动（即每组包含三次两两正交的运动）的标定方法是目前文献中最系统的关于基于主动视觉进行摄像机标定的方法。仅能标定四参数模型的摄像机，对于五参数模型不再适用。缺点胡占义主动视觉相机标定法照相机的二正交运动比三正交运动更容易实现。可以求解摄像机的所有5个内参数，马颂德的方法可以求解4个内参数。优点摄像机自标定20世纪90年代初，Faugeras等人首先提出了“自标定(Self-Calibration)”的概念，使在摄像机运动任意、场景未知的一般情况下也能对摄像机做出标定。从本质上说，所有自标定方法都只是利用了摄像机内参数自身存在的约束，这些约束与场景和摄像机的运动无关，这也是自标定方法较前两种标定方法更灵活的原因摄像机自标定自标定是指不需要标定块，仅仅通过图像点之间的对应关系对摄像机进行标定的过程。灵活方便精度不太高，鲁棒性不足优点缺点标定方法优点缺点适用场合传统的标定方法可以获得较高的精度标定过程复杂，需要高精度的已知结构精度要求高且相机参数基本不变基于主动视觉的标定方法相机模型参数可以线性求解，计算简单，鲁棒性较高系统成本高相机运动信息已知自标定方法不需要已知标定块，有更好的灵活性实用性精度不高需要经常调整相机或者无法设置参照物主要标定方法比较摄像机标定方法的最新研究成果2013年系统仿真学报上的《一种改进的单视图相机标定算法》提出了一种通过提取三个方向的平行线而进行摄像机标定的方法。标定结果不稳定，误差较大精度相对较高，操作简单适用于存在大量正交平面组成的人造结构场景和建筑物场景。优点缺点2014年天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室的刘书桂等人提出了分区域相机标定。分区域标定法的精度优于单区域标定法，20000个标定点的总误差降低了17％（Ｎ＝８），单点平均误差降低了20％左右。这一相机标定法可以应用于工业视觉测量，特别是大工件测量领域。吴文欢在2012年提出一种利用SURF特征快速标定相机焦距的方法。快速、有效由于采用的是单参数的模型，其他参数不够精确时，精度不够高。2013年武汉大学的何海清发表了论文《一种稳健估计的无人机机载相机标定法》。利用稳健估计平差法参与相机标定，从Robust原理迭代选择权，逐步消弱角点定位粗差对内参数估计的影响。这是一种专门针对无人机机载相机参数需频繁地高精度标定的方法。优点缺点心得体会发展到今天，相机标定的理论已经相当成熟，但是在实用性和精度上仍然有必要进一步深入研究，其发展趋势可以归结成以下几个