面向建筑物重建的攝像機自標定方法研究.pdf

1、建筑物重建是數字城市乃至智慧城市建設的關鍵技術之一，而面向建筑物場景的攝像機標定是建筑物重建中的一個必不可少的步驟之一。并且攝像機標定技術還廣泛地應用于機器人導航、視頻監(jiān)控以及場景漫游等許多領域。攝像機標定是計算機視覺研究領域中的一個非常重要的研究主題之一。
　　攝像機標定的過程就是根據攝像機拍攝的圖像計算攝像機成像的幾何模型參數的研究過程。攝像機參數包括攝像機的內參數(相機焦距、主點位置及像素縱橫比等)和外參數(攝像機不同視點的

2、旋轉矩陣和平移向量)。攝像機標定方法大致分為三類：傳統(tǒng)的標定方法、基于主動視覺的標定方法和自標定方法。傳統(tǒng)的標定方法需要以標定物為參考，因此不太適合室外建筑物復雜場景的標定；基于主動視覺的標定方法需要嚴格控制攝像機平臺的運動，在實際操作中不夠靈活；而自標定方法則更加方便、靈活。此外，由于數碼相機的普及性和易攜帶性，數碼相機的自標定日趨成為研究熱點，因此本文主要研究適用于建筑物場景的數碼相機自標定方法。
　　本文首先研究了有關相機標

3、定的滅點檢測工作。鑒于已有滅點檢測算法的不足之處，本文首先充分利用直線信息，論證了構成滅點的直線束在參數空間上滿足線性分布關系；然后在此基礎上，提出了一種滅點檢測的穩(wěn)健回歸算法。各種實驗證明，本文提出的滅點檢測算法可以獲得精度較高的建筑物滅點坐標。并且，獲得的滅點坐標可以為后期的相機標定工作奠定數據和精度基礎。
　　在此基礎上，本文提出了一種利用滅點信息的相機線性標定算法，該算法不僅求得了內參數還確定了相機的外參數。該算法無需設置

4、標定參照物，也無需特定的攝像機平臺，實驗過程簡單、靈活。在計算方面，該方法避免了復雜的基礎矩陣計算過程，降低了算法的計算復雜度；在應用范圍方面，該方法在保證相機標定精度的同時，解決了建筑物圖像中滅點數量較少時的相機標定問題，拓寬了相機標定方法的可應用范圍。
　　文章最后實驗驗證了本文提出的相機標定算法的有效性和可行性。一方面采用相機模擬平臺得到的仿真圖像對相關標定算法進行了標定結果的比較；另一方面使用真實圖像對原圖像與重投影圖像進