《多視角多相機系統的非平面標定》是依託西安電子科技大學，由賈靜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多視角多相機系統的非平面標定
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：賈靜
- 依託單位：西安電子科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
多相機系統的標定成為近年來研究的熱點。圓球標定物具有任意角度可視、無需特徵點匹配，容易自動識別等優點，適合多相機系統使用，但是現有圓球標定方法精度較差。本項目基於圓球，提出適合多相機系統使用的自動標定算法，克服現有方法精度差的缺點。（1）提出研究各類標定方法中圓環點分布對IAC求解精度的影響，從理論上揭示圓球標定不準的原因。（2）研究圓球投影中存在的新的幾何不變數，避免過去從單個圓球的幾何特性進行研究的做法，提出兩個圓球之間形成的1D特性和三個圓球之間形成的2D特性，提出實現多相機系統標定的新方法。本項目的創新性在於：（1）解釋了圓球標定不準的原因；（2）將任意兩個圓球球心投影和球心連線中點的投影視為1D標定物的三個特徵點（或者2D標定平面的特徵點），從而採用1D標定和2D標定的原理對其進行計算，達到1D和2D標定的精度。
結題摘要
多相機系統的標定成為近年來研究的熱點。圓球標定物具有任意角度可視、無需特徵點匹配，容易自動識別等優點，適合多相機系統使用，但是現有圓球標定方法精度較差。本項目基於圓球，提出適合多相機系統使用的自動標定算法，克服現有方法精度差的缺點。主要貢獻如下： （1）以雙觸（double-contact）關係中的秩1約束為基礎，提出了秩1約束下求解相機內參數的方法；提出了一種計算相機外參數的簡便方法，並採用秩1約束提高圓球球心空間位置的求解精度，從而提高外參數的標定精度。本文提出的幾何解釋建立在非對偶形式上，更直觀清楚；提出的秩1約束可以提高內參數和外參數的標定精度。 （2）提出了以圓球取代傳統棍狀1D標定物的標定方法。1D標定是一種用於多相機系統的標定方法，棍狀1D標定物通常採用位於一條直線上的已知位置的三個標誌點實現相機標定。本項目通過分析兩個圓球間的視覺幾何特性，提出以兩個圓球球心及其連線的中點作為1D標定物，該1D標定物的長度是變化的，但是通過圓球投影特性，可以獲得這些長度的相對比例。本項目方法只需拍攝單個圓球在不同位置下的多幅圖像，就可以精確地提取標誌點的圖像坐標，實現對相機的1D標定。 （3）提出了以圓球取代傳統平面2D標定物的標定方法。傳統2D標定物以平面上已知坐標的投影，計算相機內外參數。在多相機情況下，平面標定物不能被多個相機同時可視。本項目利用3個圓球球心構成空間平面，利用圓球半徑和投影性質，從相機拍攝圖像中獲取圓球球心以及球心連線的中點的空間相對坐標，作為已知信息，從而進行相機標定。該方法使得多相機的標定可以自動進行，無需人工參與。 （4）利用球面具有的幾何特性，提出了基於多同心球面結構下的特徵值和特徵向量聯合描述子，論證了該描述子是點雲局部特徵表達的重要描述子，進而通過球心距離的約束關係，建立了擴展策略，提出三維點雲的配準方法，通過比較，該方法優於目前其他公開的配準算法。
