視場內(nèi)無控制點(diǎn)的攝像機(jī)標(biāo)定方法研究.pdf

1、攝像機(jī)標(biāo)定是攝像測量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵步驟，攝像系統(tǒng)的微小誤差在測量結(jié)果中可能被放大成千上萬倍，所以要得到高精度的測量結(jié)果，必須對攝像系統(tǒng)進(jìn)行高精度的標(biāo)定。攝像機(jī)標(biāo)定一般是通過空間位置精確已知的控制點(diǎn)與其對應(yīng)的二維圖像點(diǎn)之間的關(guān)系建立方程組，解算攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)。但是在海上或者空中以及其他視場內(nèi)無法布置合作標(biāo)志的場景下，沒有控制點(diǎn)可以利用，以致現(xiàn)有的方法無法對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，并且傳統(tǒng)的標(biāo)定方法在測量大范圍遠(yuǎn)距離的目標(biāo)時(shí)會(huì)因?yàn)槟Ｐ秃退惴ǖ脑蛞?/p>

2、入較大誤差。針對上述情況，本文分解成視場內(nèi)無控制點(diǎn)的攝像機(jī)標(biāo)定方法、依賴深度信息的畸變模型以及利用直線畸變特性去像差的新方法等三個(gè)問題進(jìn)行解決。
　　由于攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)高精度地完成，所以本文主要針對外參數(shù)的標(biāo)定，并提出了兩種標(biāo)定方法：1）基于坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的標(biāo)定方法，其基本思路是攝像機(jī)固定在剛性平臺上，標(biāo)定出攝像機(jī)相對于剛性平臺的位置和姿態(tài)，然后將剛性平臺整體移動(dòng)到測量位置固定安裝，標(biāo)定出剛性平臺相對于測量位置的世界

3、坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)，然后通過坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，解算攝像機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置和姿態(tài)，即攝像機(jī)的外參數(shù)。2）基于激光直線的標(biāo)定算法，其基本思路是通過激光在視場內(nèi)創(chuàng)造若干條空間坐標(biāo)已知的直線，根據(jù)空間直線和像直線的對應(yīng)關(guān)系求解投影矩陣，從中分解攝像機(jī)的外參數(shù)。其基本做法是將激光發(fā)射器和全站儀鏡筒固聯(lián)在一起，激光發(fā)射器跟隨全站儀鏡筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使得激光線在攝像機(jī)像面的不同位置成像，并根據(jù)全站儀此時(shí)的指向參數(shù)轉(zhuǎn)換求解對應(yīng)激光直線的空間三維信息，然后根

4、據(jù)激光直線在空間中的位置和在像面上對應(yīng)的位置之間的關(guān)系建立方程組，解算攝像機(jī)的外參數(shù)。
　　本文針對用近距離的標(biāo)定結(jié)果測量遠(yuǎn)距離控制點(diǎn)時(shí)會(huì)存在較大偏差的現(xiàn)象，在針孔模型的基礎(chǔ)上，提出了一種像差系數(shù)依賴深度信息的畸變模型，并通過實(shí)驗(yàn)證明了該模型可以有效地提高測量的精度。
　　此外，本文提出了一種利用直線畸變特性去像差的新方法：首先，利用直線畸變的對稱性，先將直線畸變后的曲線校正成理想直線，再根據(jù)理想成像直線和實(shí)際畸變直線的像點(diǎn)