张正友相机标定技术与应用

"张正友相机标定 - 张正友的《A Flexible New Technique for Camera Calibration》技术报告" 这篇技术报告由浙江大学出身、现任微软终身教授的张正友撰写，他在1998年首次发布，并在后续年份进行了多次更新。这篇报告详细介绍了相机标定的一个灵活新方法，对OpenCV和MATLAB等相机标定工具箱的实现至关重要。 相机标定是计算机视觉领域中的关键步骤，它涉及到确定相机内参和外参的过程，以便准确地将三维世界坐标转换为二维图像坐标。张正友的算法基于棋盘格图案，利用这种模式的几何特性来估计相机的内在和外在参数。 1. 基本方程 - 在张正友的论文中，他定义了用于相机标定的符号和基本方程。这些方程描述了模型平面（如棋盘格）与其在图像中的投影之间的关系。 - 模型平面与图像之间的同构性（Homography）是关键，它描述了平面在透视变换下如何投影到图像平面上。 2. 内在参数约束 - 内在参数包括焦距、主点坐标以及可能的径向畸变系数。这些参数描述了相机传感器的物理特性，它们在标定过程中被约束并估计出来。 3. 解决相机标定 - 张正友提出了一种闭式解法，可以直接计算出相机参数。这种方法在数学上简洁，易于实施。 - 最大似然估计是另一种优化方法，用于在考虑噪声影响时寻找最佳参数估计。 - 对于径向畸变的处理，报告中讨论了如何校正由于镜头不完美导致的图像失真。 4. 几何解释 - 报告提供了这些数学模型的几何解释，帮助理解算法背后的直观概念。 5. 退化配置 - 在某些特定情况下，如棋盘格完全平行或垂直于图像平面，会导致数据退化，这在实际应用中需要特别注意。 6. 实验结果 - 张正友展示了计算机模拟和真实数据的实验结果，验证了算法的有效性和鲁棒性。 - 对模型错误的敏感性分析表明，算法对输入数据的精度有一定容忍度。 张正友的相机标定技术报告提供了一个强大且灵活的方法，它在相机标定中起到了基础性的作用，广泛应用于各种计算机视觉系统和应用中。