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機(jī)器視覺攝像機(jī)標(biāo)定方法簡介
機(jī)器視覺攝像機(jī)標(biāo)定方法簡介
機(jī)器視覺的主要功能可以分為定位和識別兩大類。識別主要指的是從攝像機(jī)獲取圖像信息并計(jì)算三維空間中物體的幾何信息，以由此重建和識別物體。
空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。在多數(shù)條件下，這些參數(shù)必須通過實(shí)驗(yàn)與計(jì)算才能得到，這個過程被稱為攝像機(jī)定標(biāo)(或稱為標(biāo)定)。
攝像機(jī)的標(biāo)定過程就是確定攝像機(jī)的幾何和光學(xué)參數(shù)，以及攝像機(jī)相對于世界坐標(biāo)系的方位。由于標(biāo)定精度的大小，直接影響著計(jì)算機(jī)視覺 (機(jī)器視覺)的精度。因此，只有做好了攝像機(jī)標(biāo)定工作，后續(xù)工作才能正常展開，可以說，提高標(biāo)定精度也是當(dāng)前科研工作的重要方面之一。
攝像機(jī)標(biāo)定可以分為傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法和攝像機(jī)自標(biāo)定方法兩大類。傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法按照標(biāo)定參照物與算法思路可以分成若干類，如基于3D立體靶標(biāo)的攝像機(jī)標(biāo)定、基于2D平面靶標(biāo)的攝像機(jī)標(biāo)定、以及基于徑向約束的攝像機(jī)標(biāo)定等。傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定需要標(biāo)定參照物，基本方法是在一定的攝像機(jī)模型下，通過對特定標(biāo)定參照物進(jìn)行圖像處理，為了提高計(jì)算精度，還需確定非線性畸變校正參數(shù)，并利用一系列數(shù)學(xué)變換公式計(jì)算及優(yōu)化，來求取攝像機(jī)模型內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。因此該方法在場景未知和攝像機(jī)任意運(yùn)動的一般情況下，其標(biāo)定很難實(shí)現(xiàn)。
20世紀(jì)90年代初，F(xiàn)augeras，Luong，Maybank等人*提出了攝像機(jī)自標(biāo)定方法。這種自標(biāo)定法利用攝像機(jī)本身參數(shù)之間的約束關(guān)系來標(biāo)定，而與場景和攝像機(jī)的運(yùn)動無關(guān)，所以更為靈活。攝像機(jī)自標(biāo)定相對于傳統(tǒng)方法有更好的靈活性和實(shí)用性，通過多年的不懈努力，理論上的問題已基本解決，目前研究的重點(diǎn)是如何提高標(biāo)定算法的魯棒性以及如何很好地用這些理論來解決實(shí)際視覺問題。為了提高魯棒性，在實(shí)際應(yīng)用中建議更多的使用分層逐步自標(biāo)定方法，并應(yīng)對自標(biāo)定的結(jié)果進(jìn)行線性優(yōu)化。