摄象机与深度成像系统标定技术解析

“双目视觉标定是摄影测量学中的一个重要技术，涉及摄象机系统和深度成像系统的校准，以确定设备在场景中的位置、方向以及与场景坐标的关系。标定过程通常包括绝对定位、相对定位、外部定位和内部定位四个主要问题，以及通过双目立体视差确定点的实际位置和对立体图像对的校正变换。在标定中，会用到场景坐标、摄象机坐标、图像坐标和像素坐标等不同坐标系，通过刚体变换来描述物体位置和方向的变化。” 双目视觉标定是计算机视觉领域中的一项关键技术，它主要用于精确计算摄像头间的相对位置和内参，以便于实现三维空间中的深度感知。在双目视觉系统中，通常有两个摄像头，它们从不同的角度捕捉同一场景，通过比较两摄像头捕获的图像差异（即视差），可以计算出场景中每个像素点的深度信息。 标定过程主要包括以下几个方面： 1. **绝对定位**：这是指确定摄像头或测距传感器在全局坐标系中的精确位置和方向。这一步通常需要多个已知位置的参考点，通过这些点在摄像头图像中的投影和实际坐标进行匹配来完成。 2. **相对定位**：相对定位关注的是两个摄像头之间的相对位置和方向。通过对同一场景中多个特征点的投影分析，可以计算出两个摄像头之间的相对姿态。 3. **外部定位**：外部定位是指确定摄像头相对于全局坐标系的位置和方向，这对于定位摄像头在实际环境中的位置至关重要。 4. **内部定位**：内部定位则关注摄像头自身的参数，例如焦距、主点位置、畸变系数等，这些参数对于准确地反投影像素坐标到三维空间中是必要的。 刚体变换在双目视觉标定中起到关键作用，它描述了物体在空间中的平移和旋转。矩阵R代表旋转，是一个正交矩阵，而向量t表示平移，表示第一个坐标系原点在第二个坐标系中的位置。通过这两个参数，可以将一个坐标系中的点转换到另一个坐标系中。 在实际应用中，双目视觉标定不仅可以用于机器人导航、自动驾驶汽车的障碍物检测，还广泛应用于虚拟现实、增强现实以及3D重建等领域。通过精确的标定，能够提高系统对环境的理解精度，从而提升整个系统的性能。