基于滅點(diǎn)的攝像機(jī)自標(biāo)定方法研究.pdf

1、攝像機(jī)標(biāo)定是機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域中的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，主要應(yīng)用在移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航，場(chǎng)景三維重建，視覺(jué)監(jiān)控和虛擬現(xiàn)實(shí)等相關(guān)領(lǐng)域。攝像機(jī)標(biāo)定方法主要分為三大類：第一類是傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，它是基于精確的立體標(biāo)定靶標(biāo)的一種攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)；第二類是攝像機(jī)自標(biāo)定方法，這類方法的實(shí)現(xiàn)與具體的靶標(biāo)和具體的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何關(guān)系，它主要是利用攝像機(jī)參數(shù)的自身約束來(lái)確定攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)；還有一類是基于主動(dòng)視覺(jué)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，它在標(biāo)定過(guò)程中通過(guò)精確控制攝像機(jī)進(jìn)行某

2、種運(yùn)動(dòng)（比如說(shuō)平移或旋轉(zhuǎn)）實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)標(biāo)定。該方法雖然消除了傳統(tǒng)方法對(duì)3D立體靶標(biāo)的依賴性，然而，這種方法也需要一個(gè)已知的精確的攝像機(jī)操作平臺(tái)。另外，還存在一些其它的攝像機(jī)標(biāo)定方法，比如張正友的基于平面模板的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)，以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法或者遺傳算法等思想的一些攝像機(jī)標(biāo)定方法。
　　本論文主要研究的內(nèi)容是基于滅點(diǎn)的攝像機(jī)自標(biāo)定方法。在投影幾何中，滅點(diǎn)是三維空間中的無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)經(jīng)過(guò)投影變換后在圖像平面上的像點(diǎn)?？臻g中一條直線的無(wú)窮遠(yuǎn)

3、點(diǎn)僅代表著該直線的方向，與具體直線的位置和點(diǎn)的坐標(biāo)無(wú)關(guān)。將無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)代入投影變換公式，就會(huì)使得攝像機(jī)單應(yīng)矩陣的第四列向量（位移列向量）為零向量，即空間中無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)與像平面上的滅點(diǎn)之間的投影變換關(guān)系與攝像機(jī)在空間中的相對(duì)位移無(wú)關(guān)，利用滅點(diǎn)可以在兩幅不同的圖像之間得到一個(gè)與攝像機(jī)位移無(wú)關(guān)的變換矩陣。因?yàn)檫@種與位移的無(wú)關(guān)性，在標(biāo)定過(guò)程中，可以使攝像機(jī)在空間場(chǎng)景中任意移動(dòng)而不受約束。本文主要提出了兩種攝像機(jī)自標(biāo)定方法，這兩種方法都是基于兩幅圖像之間

4、有一個(gè)與攝像機(jī)相對(duì)位移無(wú)關(guān)的變換矩陣的思想實(shí)現(xiàn)的。第一種方法是利用一個(gè)變換矩陣和引入一個(gè)額外的約束條件進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定，使得攝像機(jī)僅利用兩幅圖像就可以實(shí)現(xiàn)自標(biāo)定；另一種是使用至少兩個(gè)不同的變換矩陣進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定，這種方法可以通過(guò)多幅圖像得到更加穩(wěn)定和精確自標(biāo)定結(jié)果。由于滅點(diǎn)的引入，攝像機(jī)可以在空間的任何位置以任何角度拍攝靶標(biāo)圖像，因此，在某些特定的應(yīng)用環(huán)境中（拍攝的圖像容易獲得滅點(diǎn)的環(huán)境），本文提出的這兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)在線自標(biāo)