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中墨农业工程学会2005年学术年会论文集 机器视觉系统的标定方法 孙红1， 孙明1 (1．中国农业大学信息与电气工程学院 北京100083) ■要：机器视觉系统中，对图像采集系统进行标定是实现三维空闻立体视觉的基本步骤，目前对摄像机的内外参数进行标定的方法 有传统标定方法，自标定方法等，本文就将对这几种标定方法进行分别说明，并进行比较。 美t调：机器视觉；摄像机标定 中圈分类号：TP387 0引言 机器视觉技术以其非接触、速度快、精度高等优 点，被广泛的应用于工业、农业、航天、遥感以及医 学等各个领域。对于目前机器视觉的主要研究方向三 维重建技术来说，其关键步骤之一就是摄像机的标定。 CCD摄像机的结构参数直接关系到图像采集与检测的 精度，这些参数可以分为内部参数和外部参数。内部 参数包括摄像机镜头畸变中心、镜头畸变系数、摄像 机的有效焦距和像面横纵像素转换当量比例系数；外 部参数包括摄像机坐标系与世界坐标系之间的转换矩 阵和平移矩阵。设备标定就是求解它们的内部参数和 外部参数的过程，从而帮助三维重构来研究三维空间 特征点(或某一空间域的所有点)的空间位置与二维 图像对应点的坐标间的定量关系【l】，如图1所示。 图1．摄像机变换模型‘2】 model【2j 目前，常用的摄像机标定方法有传统标定方法、 Fi91．Cameraperspective 自标定方法和基于主动视觉的标定方法。下面就将针 对这几种方法进行比较。 1．1 直接线性变换 l 传统摄像机标定方法 变换摄像机标定的方法，他们从摄像测量学的角度深 入的研究了图像和环境物体之间的关系，建立了摄像 传统摄像机标定的方法是利用景物的结构信息， 机成像几何的线性模型，这种线性模型参数的估计完 通常是一个结构已知、加工精度很高的标定块作为定 全可以由线性方程的求解来实现pJ。空间点P 向参照物，通过空间点和摄像点之间的对应关系来建 立摄像机模型参数的关系，然后通过优化算法提取参 程为： 数。该标定方法可以使用任何摄像机模型、标定精度 高，但标定过程复杂，并对标定块的精度要求较高， 一{ 在实际应用的许多情况中无法使用标定块而难以完成 X—∞ 标定。 y一)玎 。收稿日期： 修订日期： 其中入为物像放大倍数，R为物空间坐标系到像坐标系 作者简介：孙红(1980-)，女(汉)，内蒙古。硕士，研究方向为数字图像处 理。 通讯地址：北京海淀区清华东路17号中国农业大学242信箱，邮编：100083。为摄像机焦距，(Xo，yo)为光轴与像平丽的交点。不考虑 Email：sunhong_cau@sohu．corn． 摄像机的非线性畸变，通过确定摄像机的成像特性， 通讯作者：孙明(1963．)，男(汉)，辽宁，副教授，博士，研究方向为数字 图像处理与机器视觉、虚拟现实等。 利用摄像机参数来确定空间坐标值。该标定过程中使 通讯地址为北京海淀区清华东路17号63#。邮编100083． 用的已知空间坐标点称为控制点，由直接线性变换标 Email：drmingsun@163．tom 定法可知有6个控制点即可完成一个标定工作。但在 !里j6丝工程学会2005年学术年会论文集