结合矫正误差的多摄像机定标方法

摘要

如今，在计算机视觉领域，三维重建技术已经得到了迅速的发展，基于图像的三维重建技术因为其硬件要求简单、可实施性较高而得到了更多的关注。基于图像三维重建技术的基础是对拍摄图像的摄像机完成定标，因此摄像机的定标技术作为三维重建的基础也获得了越来越多的关注。在基于图像的三维重建技术环节中最关键、也是决定三维重建结果的就是图像特征点之间的匹配。为了进行图像之间特征点的稠密匹配，可以先对图像进行矫正变换，使得匹配特征点的搜索从二维降到一维。对图像进行正确矫正变换就需要对摄像机进行正确定标，传统的摄像机定标只是考虑了空间三维点的投影误差最小化，而没有考虑图像匹配特征点之间矫正误差的最小化。
　　 本文侧重于对新的定标方法的研究，提出并实现了结合矫正误差的定标优化方法，用该方法求解出来的摄像机参数，在保证空间中部分三维点集投影误差尽量小的前提下，同时也可以保证图像匹配特征点之间的矫正误差尽可能小，从而接下来可以完成图像的矫正。论文中对双目摄像机和多目摄像机结合矫正误差的定标方法进行了较详细的算法描述，并在后面给出了采用新方法求解出的摄像机参数对图像进行矫正，然后进行图像特征点稠密匹配、三维重建后的效果对比图。
　　 本文最后将多目摄像机结合矫正误差的定标方法实现，并设计成一个定标系统，该系统作为我们实验室后续三维重建系统的前提系统，为三维重建系统提供摄像机的参数。

目录

文摘

英文文摘

图目录

表目录

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 摄像机定标研究的主要问题

1.3 本文工作及组织结构

1.4 本章小结

第2章 摄像机定标原理

2.1 摄像机模型

2.1.1 图像坐标系、摄像机坐标系和世界坐标系

2.1.2 线性模型

2.1.3 非线性模型

2.2 线性模型摄像机定标

2.2.1 传统的线性模型摄像机定标

2.2.2 非线性最小二乘问题

2.3 本章小结

第3章 矫正误差的计算

3.1 极线几何

3.2 双目摄像机图像匹配点矫正误差的计算

3.3 本章小结

第4章 结合矫正误差的定标

4.1 问题描述

4.2 双目摄像机的定标方法

4.2.1 结合外定标板上匹配特征点矫正误差的双目摄像机定标

4.2.2 结合空间多平面上匹配特征点矫正误差的双目摄像机定标

4.3 多摄像机的定标方法

4.4 定标实验数据对比分析

4.5 本章小结

第5章 多摄像机定标系统的设计与实现

5.1 系统概述

5.2 系统的设计与交互流程

5.3 三维重建后结果对比分析

第6章 总结和展望

参考文献

硕士期间科研经历

致谢