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近年来,随着人类科学技术的不断发展和需要,对计算机视觉(机器视觉)的研究也日益深入。由于摄像机的标定是计算机视觉的第一步,已逐渐成为视觉研究的一个热点,其在诸多图像应用领域如:虚拟现实、摄影测量、医学诊断、工业检测、三维重构等有着广泛的应用。如果利用拍摄的二维图像对物体进行精确地三维重建,或是用来进行空间运动分析以及精密仪器的测量等,就必须准确标定摄像机。尽管国内外学者对这一领域做了大量的研究,但是人类对提高摄像机标定精度的研究还远远不够。
图像角点检测在摄像机标定中起着关键的作用,角点检测的准确性直接影响摄像机标定的精度。论文对摄像机标定技术进行了系统的研究和总结,尤其是针对图像中的角点检测进行了深入的探讨。针对现阶段图像角点检测算法的局限性和不足,本论文主要进行以下三方面的研究:
(1)针对现诸多角点检测算法中主要存在以下问题:①角点信息易丢失；②角点位置偏移；③对噪声比较敏感。本文首次提出了一种基于交比不变性的摄像机标定方法。利用空间几何变换中透视投影的交比不变性原理不仅能够很好的对角点进行提取和标定,同时也能够达到对非特征点进行精确标定。尤其在对角点的提取中该方法能有效克服上述所提到的角点检测中的缺陷。
(2)由于现在实验室中进行摄像机标定所用模板制作要求较高,并且要在一定的环境下进行拍摄,如需要均匀光照等条件,实用性不高,故本研究过程采用制作简单、可在自然环境下使用的相交直线模板。模板中直线具有任意相交性,为了精确地完成对应点的标定,则实现图像中直线的准确匹配是前提,于是本文首次提出一种基于几何不变量的直线匹配方法。该方法创新之处是基于直线的几何不变量匹配,而不是依据图像中直线支持区域的灰度,长度,角度等极易丢失或变形的策略进行匹配。实验表明,该方法在图像发生较大角度旋转以及图像中直线被部分遮挡的情况下也具有较强的鲁棒性。
(3)结合目前国内外最大的计算机视觉库OpenCV,在Visual C++6.0平台下,本文实现了一个显示摄像机内参数的标定界面。为后续基于上述方法的摄像机标定研究做准备。