摄像机标定的应用.doc

评阅成绩NorthwesternPolytechnicalUniversity计算机学院专业实习报告专业名称计算机科学与技术实习题目基于多摄像机协同的运动对象分割与三维重建系统姓名田锋班级10010801学号2008302432实习时间2011/6/27—2011/7/6指导教师杨涛2011年7月7日目录摘要 3第一章摄像机标定内容与意义 5第二章摄像机标定原理 10第三章摄像机标定分类 13第四章摄像机标定的应用 20附录 21摘要计算机视觉的基本任务之一是从摄像机获取的图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息,并由此重建和识别物体,而空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系是由摄像机成像的几何模型决定的,这些几何模型参数就是摄像机参数。在大多数条件下,这些参数必须通过实验与计算才能得到,这个过程被称为摄像机定标(或称为标定)。标定过程就是确定摄像机的几何和光学参数,摄像机相对于世界坐标系的方位。标定精度的大小,直接影响着计算机视觉机器视觉的精度。摄像机标定是计算机视觉领域的一项关键技术,是从二维(2D)图像提取三维(3D)空间信息必不可少的步骤,这项技术已被广泛应用于3D结构重建、导航、视觉监控等领域。计算机标定方法可以分为传统标定方法,自标标定法方法和基于主动视觉的标定方法。自标定方法不需要标定物,仅通过运动摄像机所拍摄的标定图片中匹配点的关系来进行标定;基于主动视觉的标定方法需要预知摄像机的详细运动信息,这需要昂贵的设备对摄像机的运动轨迹进行记录,试验成本较高;传统标定方法是现在使用最为普遍的标定方法,利用一个形状尺寸已知的物体作为标定物,用摄缘机拍摄若干幅标定物的图片,通过计算2D图像点与3D空间点之间的关系来完成标定,通过对标定物的合理设计就可以得到高精度的结果。关键字:,人们已经不能满足停留在图像和2D音频的感觉,3D慢慢进入了我们的视野,它将是下一代音视频技术的发展方向。3D的交互性和立体感通过显示器给用户一种立体效果,使用户有一种身在现场的感觉。计算机视觉技术为人机交互界面的发展开创了新的研究领域,为智能工程的应用提供了新的界面工具,为各类工程的大规模的数据可视化提供了新的描述法,使得数据不再是单纯的数据,抽象的数据,而是视觉上的一种具体感知。这种技术的特点在于,计算机产生一种人为虚拟的环境,这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维空间,或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”,从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。这种技术的应用,改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式,尤其在需要对大量抽象数据进行处理时;同时,它在广泛的应用领域,如娱乐、军事、航天、设计、生产制造、信息管理、商贸、建筑、医疗保险、危险及恶劣环境下的遥操作、教育与培训、信息可视化以及远程通讯等。计算机视觉的研究目的就是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力。这种能力将不仅使机器能感知三维环境中物体的几何信息,包括它的形状、位置、姿态、运动等,而且能对他们进行描述、存储、识别与理解。由于人们对生物视觉系统的工作原理认识还比较肤浅,不能完全在计算机上实现,计算机视觉并没有刻意去“仿真”生物视觉系统,而是发展了一套独立的计算理论与算法。并在理论和实践上都取得了一些杰出的成就。摄像机标定是计算机视觉领域的一项关键技术,是从二维(2D)图像提取三维(3D)空间信息必不可少的步骤,这项技术已被广泛应用于3D结构重建、导航、视觉监控等领域。多视点摄像机采集图像序列是由摄像机阵列对同一场景从不同角度拍摄得到,摄像机阵列的标定参数是多视点视频编码需要传输的参数,应用于解码端的图像绘制,因此多摄像机标定是三维重建的重要环节,也是最基础的环节。在计算机视觉领域,三维重建主要由三个步骤构成:,即从不同图像中找出同