面向建筑物重建的攝像機(jī)自標(biāo)定方法研究.pdf

1、建筑物重建是數(shù)字城市乃至智慧城市建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，而面向建筑物場(chǎng)景的攝像機(jī)標(biāo)定是建筑物重建中的一個(gè)必不可少的步驟之一。并且攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)還廣泛地應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、視頻監(jiān)控以及場(chǎng)景漫游等許多領(lǐng)域。攝像機(jī)標(biāo)定是計(jì)算機(jī)視覺研究領(lǐng)域中的一個(gè)非常重要的研究主題之一。
　　攝像機(jī)標(biāo)定的過程就是根據(jù)攝像機(jī)拍攝的圖像計(jì)算攝像機(jī)成像的幾何模型參數(shù)的研究過程。攝像機(jī)參數(shù)包括攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)(相機(jī)焦距、主點(diǎn)位置及像素縱橫比等)和外參數(shù)(攝像機(jī)不同視點(diǎn)的

2、旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量)。攝像機(jī)標(biāo)定方法大致分為三類：傳統(tǒng)的標(biāo)定方法、基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定方法和自標(biāo)定方法。傳統(tǒng)的標(biāo)定方法需要以標(biāo)定物為參考，因此不太適合室外建筑物復(fù)雜場(chǎng)景的標(biāo)定；基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定方法需要嚴(yán)格控制攝像機(jī)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，在實(shí)際操作中不夠靈活；而自標(biāo)定方法則更加方便、靈活。此外，由于數(shù)碼相機(jī)的普及性和易攜帶性，數(shù)碼相機(jī)的自標(biāo)定日趨成為研究熱點(diǎn)，因此本文主要研究適用于建筑物場(chǎng)景的數(shù)碼相機(jī)自標(biāo)定方法。
　　本文首先研究了有關(guān)相機(jī)標(biāo)

3、定的滅點(diǎn)檢測(cè)工作。鑒于已有滅點(diǎn)檢測(cè)算法的不足之處，本文首先充分利用直線信息，論證了構(gòu)成滅點(diǎn)的直線束在參數(shù)空間上滿足線性分布關(guān)系；然后在此基礎(chǔ)上，提出了一種滅點(diǎn)檢測(cè)的穩(wěn)健回歸算法。各種實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的滅點(diǎn)檢測(cè)算法可以獲得精度較高的建筑物滅點(diǎn)坐標(biāo)。并且，獲得的滅點(diǎn)坐標(biāo)可以為后期的相機(jī)標(biāo)定工作奠定數(shù)據(jù)和精度基礎(chǔ)。
　　在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種利用滅點(diǎn)信息的相機(jī)線性標(biāo)定算法，該算法不僅求得了內(nèi)參數(shù)還確定了相機(jī)的外參數(shù)。該算法無需設(shè)置

4、標(biāo)定參照物，也無需特定的攝像機(jī)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單、靈活。在計(jì)算方面，該方法避免了復(fù)雜的基礎(chǔ)矩陣計(jì)算過程，降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度；在應(yīng)用范圍方面，該方法在保證相機(jī)標(biāo)定精度的同時(shí)，解決了建筑物圖像中滅點(diǎn)數(shù)量較少時(shí)的相機(jī)標(biāo)定問題，拓寬了相機(jī)標(biāo)定方法的可應(yīng)用范圍。
　　文章最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的相機(jī)標(biāo)定算法的有效性和可行性。一方面采用相機(jī)模擬平臺(tái)得到的仿真圖像對(duì)相關(guān)標(biāo)定算法進(jìn)行了標(biāo)定結(jié)果的比較；另一方面使用真實(shí)圖像對(duì)原圖像與重投影圖像進(jìn)