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单目视图下相机标定和平面测距研究

第26卷第1期河北科技大学学报VOl.26NO.1

M ar.2005 2005年3月JOur nal Of~ebei Uni versit y Of S ci ence and T echnOl O gy 】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】】文章编号1008-1542200501-0047-04

单目视图下相机标定和平面测距研究

李立冬1!刘教民2

(1.河北工业大学计算机科学与软件学院9天津30013092.河北科技大学信息科学与工程学院9

河北石家庄050018)

摘要!描述了在透视投影和相机针孔模型下从单幅二维投影图像进行目标空间方位测定的方法9即利用现实场景中一个三维标定块来进行相机标定9采用线匹配法求出单应矩阵9即可测量平面上目标距离以及物体高度等O

关键词!单幅9相机标定9线匹配9测距

中图分类号!TP391.41文献标识码!A

Research On ca m era cali brati On and p l ane

m easure m ent f r O m a si n g l e vi e W

LI L i-dOn g1LI U Ji aO-m i n2

1.S chOOl Of CO m p uter S ci ence and En g i neeri n g~ebei Uni versit y Of T echnOl O gy T i an i n300130Chi na

2.COll e g e Of Inf Or m a-ti On S ci ence and En g i neeri n g~ebei Uni versit y Of S ci ence and T echnOl O gy Shi i aZhuan g~ebei050018Chi na

Abstract A ccOr di n g t O t he p ers p ecti ve p r O ecti On and t he p i n-hOl e ca m era mOdel t his p a p er p resents a m et hOd f Or deter m i ni n g t he p Ositi On Of an Ob ect f r O m a si n g l e t WO-di m ensi Onal i m a g e.This m et hOd uses li nes Of a certai n3D Ob ect m atchi n g W it h t heir p ers p ecti ve i m a g e t O cali brate t he ca m era.W it h t he hO mO g ra p hi es We can t hen m easure distances hei g ht etc.

Ke y WOrds si n g le i m a g e ca m era cali brati On li nes m atchi n g distance m easure m ent

在计算机视觉中如何由单幅二维投影图像确定目标方位是很重要的研究内容在相机标定三维重建等很多方面有广泛的应用价值传统方法是假定相机内部参数全部已知而现今的数码相机均是变焦的不可能每次使用前均标定本文在相机内部参数未知的条件下解决三维目标定位问题采用的三维标定物包含2个正交的平面每个平面为一个已知大小的矩形2平面的交线是可见的1对图像进行相应的处理后目标上几何基元即直线的提取及匹配将是关键的一步直接影响到相机参数求解的精度考虑到系统的实用性以及算法效率采取手工点取矩形顶点的方法来确定标定物的大概区域进而用随机霍夫变换R~T来提取直线基元

l坐标系间的相互关系

相机标定的目的是确定相机的图像坐标系与物体空间中的三维参考坐标系之间的对应关系为此需要知道相机的光学和几何参数内部参数以及相机相对外部参考坐标系的位置和方向外部参数相机标定

收稿日期2004-11-15责任编辑李穆

基金项目国家自然科学基金资助项目60272062

作者简介李立冬1980-男河北元氏人硕士研究生主要从事图像处理与计算机视觉方面的研究

过程就是根据一组已知其参考坐标系坐标和图像坐标系坐标的控制点来确定相机的内部和外部参数2常

用到的3种坐标系图像坐标系或;相机坐标系

c Y c Z c >;世界坐标系

W Y W Z W

l.l图像坐标系

图像坐标系定义在图像上以像素为单位用物理单位坐标系以0

为原点J轴与$轴分别与U轴平行01为相机光轴与图像平面的交点若01在U坐标系中的坐标为<0U0>像素在J轴与$轴方向上的物理尺寸为d J d$则

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