一、选题背景和意义:
近年来摄影测量学趋于数字化发展,计算机视觉研究在虚拟现实,识别检测等方向也得到了广泛的应用与发展。其中相机的标定是一项热点,也是关键所在,包括确定相机内方位元素,外方位元素,和相机之间的相对定向关系。相机的标定方法和分类有很多,基于成像模型可分为线性标定法,非线性标定法;基于使用相机个数分为单相机标定法和多相机标定法等。总体来说,可以大致分为三类,自标定方法,基于主动视觉方法,基于标定物品方法。对于基于标定物品方法,进行标定的时候是利用专用的标定物,构建确定物点坐标和对应图像点联系,得到相机内外部参数。其中直接线性变换方法(DLT)是其中很重要一种。因为在基于标定物品方法中,所构建的标定物的精确度是影像最终标定结果精度的主要因素,所以获得更优化的标定物信息是至关重要。在一般标定研究中,常常采用的是焦距低于35mm的镜头的全景相机,由多个处于同一平面的摄像机,通过同步曝光的方式进行影像采集。课题利用立体相机提供的立体影像进行立体相机的标定,解决多相机摄影测量的同步标定问题。
二、课题关键问题及难点:
1.对于单张像片,关键的问题是确定相机内外部分参数,才能进行精确标定。相机的内部参数易于从确定的焦距和像素大小中得到,关键的外方位元素需要通过共线方程来计算。确定内外参数,该种标定方法具有较高的单张相片的标定精度。
2.对于多个相机组成的全景相机,各相机之间的相对定向关系的标定是影响全景虚拟拼接成像精度和稳定性的重要因素。可设计附有约束条件的全景相机标定方法以获得稳健的标定方法和较高精度的结果。也可进一步分析控制点数量,分布,精度对相机检校精度影响。或通过对相邻相机相对定向角元素和线元素约束条件定权来提高精度。
3.研究中常常采用的相机焦距往往是小于35mm的广角镜头,拍摄的相片会产生一定程度的凸出的桶形畸变。在课题研究中,需要结合相机的畸变模型对其进行一定程度的校正,再结合DLT标定方法,获取更精确的标定结果。
三、文献综述(或调研报告):
相机的精确标定在地理勘测,智能交通等方面有着至关重要的作用,其精度影响最终项目结果的精确程度。标定的内容包括确定相机的内方位元素,外方位元素,和多个相机间的相对定向关系。采用定焦的数码相机,或将焦距调至最小或最大,可以获得准确的焦距值。再确定了像素大小后,即可确定内部参数矩阵。再使用共线方程,在对应情况下求得外部参数矩阵。这种方法既可行,且具有较高的标定精度,结果精度可以达到规范里所规定的标定残差小于0.3像素。
对于由多个相机组成的全景相机,需要对相机间的相对定向关系进行精确计算。可以在传统的单相机标定模型基础上引入相机间约束条件即相对定向关系,建立附有约束条件的全景相机的平差方法。以一种全景相机为例,该种标定方法获得的结果稳健性和精度都较高,在平面方向的相对精度达到0.05%,在深度方向的相对精度达到0.08%。也可以推广至其他类似全景相机系统的标定。
常用相机标定方法可以大致分为三类,自标定方法,基于主动视觉方法,基于标定物品方法。在基于标定物品方法中,DLT,直接线性变换方法是较为常用的一种相机标定方法。该种方法建立在像点坐标,将其联系到空间坐标,是一种直接的构建线性几何特征的算法,也是由共线方程得到的几何解算分析法。最主要的特点是不需要内方位元素的近似初始值,特别适合于相机的标定处理,使两个坐标的关系相互联系到一起。
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