Sebuah Fleksibel Teknik Baru untuk Kamera Kalibrasi

Zhengyou Zhang
Penelitian Microsoft

Abstrak

Kami mengusulkan teknik baru yang fleksibel untuk dengan mudah mengkalibrasi kamera. Hal ini juga cocok untuk digunakan tanpa pengetahuan khusus geometri 3D atau visi komputer. Teknik ini hanya membutuhkan kamera untuk mengamati pola planar ditampilkan di beberapa (setidaknya dua) orientasi yang berbeda. Baik kamera atau pola planar dapat bergerak secara bebas. gerak tidak perlu diketahui.distorsi lensa radial dimodelkan. Prosedur yang diusulkan terdiri dari solusi bentuk tertutup, diikuti oleh perbaikan nonlinear didasarkan pada kriteria kemungkinan maksimum. Kedua simulasi komputer dan data real telah digunakan untuk menguji teknik yang diusulkan, dan hasil yang sangat baik telah diperoleh. Dibandingkan dengan teknik klasik yang menggunakan peralatan mahal seperti dua atau tiga pesawat ortogonal, teknik yang diusulkan mudah digunakan dan fleksibel. Ini kemajuan visi komputer 3D satu langkah dari lingkungan laboratorium untuk penggunaan dunia nyata.

Teks lengkap tersedia sebagai laporan teknis di PDF (846KB)

Data eksperimental dan hasilnya untuk kamera kalibrasi

Pesawat Model mengandung pola kotak 8x8, jadi ada 256 sudut. Ukuran dari pola 17cm x 17cm. Koordinat 2D (dalam inci) dari titik-titik ini tersedia di sini . (Kami menganggap pesawat ini di Z = 0.)

Kami telah mengambil lima off-the-rak kamera PULNiX CCD dengan lensa 6 mm. Resolusi gambar 640x480. Lima gambar yang tersedia di sini: Gambar 1 , Gambar 2 , Gambar 3 , Gambar 4 dan Gambar 5 .Dua yang pertama adalah sebagai berikut. Kita bisa mengamati distorsi lensa yang signifikan dalam gambar.

Sudut terdeteksi sebagai persimpangan garis lurus dipasang untuk setiap persegi. Koordinat gambar yang tersedia di sini: poin image 1 , poin image 2 , poin gambar 3 , poin gambar 4 dan poin gambar 5 . Di bawah ini kami menampilkan dua gambar pertama dengan poin terdeteksi diindikasikan sebagai +.

(gambar lain dengan titik yang ditandai tersedia di sini: ditandai 3 , ditandai 4 , dan ditandai 5 .)

Dan di sini adalah apa kalibrasi memberitahu kita tentang kamera: pixel adalah persegi (aspek rasio = 1); panjang fokus = 832,5 piksel; pusat gambar di (303,959, 206,585); ada radial distorsi signifikan: k1 = -0,228601, k2 = 0,190353. Hasil kalibrasi lengkap tersedia di sini . (Format file kalibrasi adalah: a, c, b , u0, v0, k1, k2, maka rotasi matriks dan terjemahan vektor untuk gambar pertama, matriks rotasi dan vektor terjemahan untuk gambar kedua, dll)

Parameter distorsi diperkirakan memungkinkan kita untuk memperbaiki distorsi pada gambar asli. Di bawah ini, kami menampilkan dua gambar distorsi-dikoreksi seperti pertama, yang harus dibandingkan dengan dua yang pertama gambar yang ditampilkan di atas. Kami melihat dengan jelas bahwa pola melengkung di gambar asli diluruskan.

Aplikasi untuk pemodelan berbasis gambar

Dua gambar dari timah teh (lihat di bawah) diambil oleh kamera yang sama seperti yang digunakan di atas untuk kalibrasi.

Terutama dua sisi yang terlihat. Setelah mengoreksi distorsi radial ( teh timah 1 , teh timah 2 ), kita secara manual memilih 8 titik pertandingan di setiap sisi. Pertandingan yang di sini untuk mage 1 dan di sini untuk mage 2 .

The software struktur-dari-gerak kami mengembangkan ealier dijalankan pada 16 pertandingan titik ini untuk membangun sebuah model parsial dari timah teh. The Model direkonstruksi di VRML. Poin direkonstruksi di setiap sisi memang coplanar, dan kami dihitung sudut antara dua pesawat direkonstruksi yang 94,7 derajat. Meskipun kita tidak memiliki kebenaran tanah, tetapi dua sisi dari timah teh memang hampir orthogonal satu sama lain.

Klik di sini untuk melihat timah teh direkonstruksi di VRML.