基于平面模板的摄像机标定方法

给出了一种基于平面模板的摄像机标定的新算法.所用的标定模板由一个内嵌矩形的圆组成,通过模板图像在像平面上的投影计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程,只需要摄像机在3个(或3个以上)不同方位摄取平面模板中的图像,即可线性求解摄像机的内参数.该方法原理简单,对摄像机运动没有约束,不涉及图像匹配,平面模板容易制作,无须知道物理度量,实验证明本方法可行,并有较好的鲁棒性.     

基于圆曲线的摄像机自定标

本文给出了一种基于圆曲线的摄像机自定标的新方法.设计了一个含有三个两两不包含的圆(其中圆心和半径大小是未知的)的平面模板,让摄像机在三个以上的不同方位观察该模板,然后利用模板的图像来求解摄像机的内参数.文中,首先介绍了三维摄影空间中绝对二次曲线和圆环点的相关知识,接着推导出摄像机内参数的约束方程,最后又详细讨论了圆环点及其图像的求法.其中关键技术是通过求解像曲线的切线确定圆心图像的像素坐标,然后确定圆环点图像坐标来实现摄像机的定标模拟实验和真实图像实验也表明,本方法具有很好的鲁棒性.由于所用模板中的圆不需要精确定位,因此该模板易于制作.由于该技术对摄像机的运动没有限制,因此,它可以在一般的实验平台上实现.     

基于张量投票的摄像机自标定方法研究

针对传统的基于Kruppa方程摄像机自标定算法的欠鲁棒性,首次提出将鲁棒的张量投票算法用于摄像机自标定方法中。利用基于尺度不变的SIFT算法查找并匹配出每对图像的特征点,其中待匹配图像由摄像机对同一场景从三个不同角度位置拍摄,对图像张量投票后按棒张量特征值降序排序,由此筛选得到具有鲁棒性边缘特征的前八对特征点,利用八点算法求解相应的基础矩阵和极点,根据Kruppa方程和三维重建（SFM）算法求得摄像机参数矩阵。实验结果证明,该方法具有较高标定精度,并通过加入高斯噪声的仿真实验证明该算法是一种鲁棒的摄像机自标定方法。     

基于单个正方形的摄像机自标定算法

提出一种基于带对角线正方形作为平面标定模板的自标定算法机理,只需摄像机作三次运动参数未知的自由运动并摄取正方形模板在不同方位的三幅图像,即可线性求解摄像机的内外参数.实验表明,该算法能够较准确的标定出摄像机内参数,具有较高的鲁棒性.     

一种基于菱形的摄像机标定方法

给出了一种基于菱形作为平面模板的摄像机标定方法。通过计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程,只需摄像机在三个不同方位摄取菱形模板的图像,即可线性求解摄像机内参数。通过仿真实验表明,该算法可行。     

一种基于菱形的摄像机标定方法

给出了一种基于菱形作为平面模板的摄像机标定方法。通过计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程．只需摄像机在三个不同方位摄取菱形模板的图像,即可线性求解摄像机内参数。通过仿真实验表明,该算法可行。     

一种使用校正模板的非线性摄像机标定方法

基于图像点满足的特定直线方程以及相邻图像点之间距离相等的性质,对标定模板图像进行校正,并通过改进的张正友标定法,提出了一种新的使用校正模板的非线性摄像机标定方法。与现存的方法进行比较发现,该方法能够实现较高精度的摄像机标定,鲁棒性比较强,且能够大大地降低算法的复杂度。     

一种简单的基于共面的摄像机参数标定方法

共面摄像机标定就是采用平面式模板来确定摄像机内外参数的过程,在此过程中图像像素和二维特征点是已知的。对于共面标定提出了一种简单及有效的方法去标定摄像机参数。即使用帧缓存中的计算机阵列图像直接来标定参数。首先采用预标定的方法标定出图像中心位置,然后根据帧存图像坐标和世界坐标之间的对应关系使用正交矩阵的约束条件来求解,在此算法中假设尺度因子为1,并且不考虑透镜畸变。所提出的算法用数字仿真图像及真实的图像检验。结果显示,所提出的算法具有较好的精度,是一种简单有效的标定方法。     

一种新的基于Kruppa方程的摄像机自标定方法

主要针对传统的基于Kruppa方程的摄像机自标定算法的欠鲁棒性提出了一种新的二步式标定方法．在新标定方法中，首先利用传统的LM优化算法或遗传算法求解出Kruppa方程中通常需要被消去的比例因子，然后再利用线性方法完成对摄像机的标定．大量的仿真和真实图像实验表明，该方法可以大大提高基于Kruppa方程标定算法的鲁棒性及标定精度．     

基于共面圆的距离传感器与相机的相对位姿标定

近年来, 距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用, 其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用. 然而, 目前多数方法基于点匹配进行, 易错且鲁棒性较低. 本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的组合系统相对位姿估计方法. 该方法使用含有两个共面圆的标定板, 可以获取相机与标定板间的位姿, 以及距离传感器与标定板间的位姿. 此外, 移动标定板获取多组数据, 根据计算得到两个共面圆的圆心在距离传感器和相机下的坐标, 优化重投影误差与3D对应点之间的误差, 得到距离传感器与相机之间的位姿关系. 该方法不需要进行特征点的匹配, 利用射影不变性来获取相机与三维距离传感器的位姿. 仿真实验与真实数据实验结果表明, 本方法对噪声有较强的鲁棒性, 得到了精确的结果.     

Photographic composite detection using circles

In this work, we propose several new methods for detecting photographic composites using circles. In particular, we focus on three kinds of scenes: (1) two coplanar circles with the same radius; (2) a single circle with its discriminable center; (3) a single circle with geometric constraints for camera calibration. For two circles’ situation, we first estimate the focal length based on the equality of the sizes of two coplanar circles, and then estimate the normal vector of the world circle plane. Inconsistencies in the angles among the normal vectors (Each circle determines a normal vector) are used as evidence of tampering. On the other hand, for the single circle case, we warp the circle to make metric measurement. To demonstrate the effectiveness of the approach, we present results for synthetic and visually plausible composite images.     

关于摄像机正交运动下约束方程独立性的一点讨论

基于摄像机的正交运动对摄像机进行标定是基于主动视觉摄像机标定的一种重要方法. 一般来说, 5组这样的正交运动就可以线性标定摄像机的5个内参数. 然而, 关于这5组摄像机运动应满足什么条件才可以保证所产生的5个线性约束方程是独立的, 文献中对这个问题至今没有定论. 一种流行的猜测是只要这5组正交运动下的平移向量任意3个不共面, 则对应的5个摄像机内参数约束方程必然独立. 本文对这个问题进行了进一步讨论, 证明了当5组正交运动中其中的3组构成一个三正交运动时, 此时尽管构成5组正交运动的7个平移向量没有任意3个共面, 但产生的5个约束方程却可能不独立, 并给出了一个不独立的具体例子.     

利用虚拟3D模板的摄像机标定技术

利用二维平面模板多次自由移动产生的绝对旋转和平移矩阵,转换成相对于参考位置的相对旋转和平移矩阵,结合模板参考位置合成了虚拟的三维模板,该合成方法克服了传统的合成方法需要特殊的设备来对模板进行辅助运动的缺点.并将针孔模型和非线性失真模型应用于虚拟三维模板,对摄像机参数进行标定.经实验验证,采用虚拟三维模板的标定技术具有较高的标定精度.     

A calibration method for paracatadioptric camera from sphere images

For paracatadioptric camera, the estimation of intrinsic parameters from sphere images is still an open and challenging problem. In this paper, we propose a calibration method for paracatadioptric camera based on sphere images, which only requires that the projected contour of parabolic mirror is visible on the image plane in one view. We have found that, under central catadioptric camera, a sphere is projected to two conics on the image plane, which are defined as a pair of antipodal sphere images. The conic that is visible on the image plane is called the sphere image, while the other invisible conic is called the antipodal sphere image. In the other aspect, according to the image formation of central catadioptric camera, these two conics can also be considered as the projections of two parallel circles on the viewing sphere by a virtue camera. That is to say, if three pairs of antipodal sphere images are known, central catadioptric camera can be directly calibrated by the calibration method based on two parallel circles. Therefore, the problem of calibrating central catadioptric camera is transferred to the estimations of sphere images and their antipodal sphere images. Based on this idea, we first initialize the intrinsic parameters of the camera by the projected contour of parabolic mirror, and use them to initialize the antipodal sphere images. Next, we study properties of several pairs of antipodal sphere images under paracatadioptric camera. Then, these properties are used to optimize sphere images and their antipodal sphere images, so as to calibrate the paracatadioptric camera. Experimental results on both simulated and real image data have demonstrated the effectiveness of our method.     

主动视觉系统中的摄像机姿态校准

提出了在镜头畸变径向约束下,用平面上四个点及其成像关系来建立摄像机姿态的几何 方法.并运用随机样本一致性技术和多视点下摄像机内参数一致性约束提高计算的稳定性和 精度.指出了只利用摄像机正、反投影关系检验其姿态正确性是不充分的,提出将视点间运 动变换关系作为评价相应摄像机姿态精度的重要标准.     

A Novel Solution to the P4P Problem for an Uncalibrated Camera

We present a novel solution for the absolute camera pose and the camera calibration (effective focal length and aspect ratio) based on perspective four point (P4P) problem. By converting perspective transformation to affine transformation and using invariance to 3D affine transformation, we explore the relationship between the dual image of the absolute conic (DIAC) and the world coordinate of camera optical center and show how the coplanar and noncoplanar cases are cast into the problems of solving a quadratic polynomial equation and an eighth degree polynomial equation in a single variable respectively using only linear algebra. In particular, geometric configurations for infinite solutions of the coplanar case are explored. We also confirm the conclusion that the upper bound of eight real solutions for noncoplanar case is attainable by an example. The performance and usefulness of our novel solution are demonstrated by thorough testing on both synthetic and real data.     

A determination method of initial camera parameters for coplanar calibration

Most coplanar calibration algorithms determine the initial camera parameters from a single image under the assumption that the principal point is known in advance. However, the camera orientations, the shifted principal point and the noise corrupted on images have an influence on the estimated initial camera parameters under the above assumption. This paper proposes a useful method to determine the initial camera parameters for coplanar calibration. The proposed method can determine the initial camera parameters from the single image, wherein the principal point is considered as a parameter. In our experiments, both synthetic and real images are used. The experimental results show that the proposed method provides both stable initial camera parameters and noise robustness for changes of camera orientations, noise levels and shifts of principal point.     

基本矩阵的5点和4点算法

基本矩阵(Fundamental Matrix)是两幅图像之间的基本约束,在摄像机标定和三维重建 中起着至关重要的作用.本文证明,当摄像机在两幅图像之间的运动为纯平移运动时,给定5对 图像对应点,如果其中的4对对应点为共面空间点的投影(称为共面对应点),则可以线性确定基 本矩阵.另外,如果摄像机不是5参数模型(完全针孔模型),而是4参数模型(畸变因子为零),则 此时仅使用该4对共面对应点即可线性确定基本矩阵.据我们所知,这些结果在文献中还没有类 似的报导.     

基于单幅图像确定目标空间方位新方法的测距系统

提出了一种新的由单幅二维投影图像确定目标三维空间方位的的方法,即在照、摄象机内部参数未知的条件下,采用目标上共面四线与他们在二维图像上投影相匹配的策略,来实现目标的定位;并将其应用于测距系统。因此该方法与以前方法相比,更附和实际需要,从而具有广泛的实际应用推广价值。