摄像机自标定技术：绝对二次曲面与无穷远平面方法

"摄像机标定技术，包括绝对二次曲面和无穷远平面的自标定方法" 在计算机视觉领域，摄像机标定是至关重要的一步，它涉及到将摄像头捕捉到的二维图像转换为真实世界的三维坐标。这篇资料主要探讨了摄像机标定的多种方法，特别是基于绝对二次曲面和无穷远平面的自标定方法。 1、引言 摄像机标定的目标是建立图像坐标系与世界坐标系之间的数学关系，这在三维重建中起到核心作用。三维重建通过识别图像对应点、摄像机标定和确定摄像机运动参数来实现。摄像机坐标系、图像坐标系和世界坐标系之间的转换是这一过程的基础。 2、摄像机坐标系与图像坐标系 摄像机坐标系以摄像机中心为原点，而图像坐标系则对应于感光元件（如CCD）的像素坐标。在图像坐标系中，通常用(u, v)表示像素位置，其中(u, 0)和(0, v)分别代表水平和垂直方向的像素轴。在摄像机坐标系中，每个像素对应的物理尺寸可以通过焦距(f)和像素间距(d_x, d_y)来描述。 3、内参数矩阵K 内参数矩阵K是摄像机标定的关键部分，它包含了焦距(f_u, f_v)、光心(c_u, c_v)以及图像畸变系数等。在齐次坐标形式下，一个像素坐标(u, v, 1)可以转换为摄像机坐标系中的(x, y, z, 1)，这涉及到了透视投影变换。 4、绝对二次曲面与无穷远平面的自标定 自标定是指在没有外部标定对象的情况下，仅依赖于图像数据进行摄像机参数估计。绝对二次曲面和无穷远平面是两种常见的自标定方法。绝对二次曲面自标定利用了摄像头观察到的绝对二次曲面的共线性约束，而无穷远平面自标定则基于无穷远平面的投影特性，即其在所有视角下的像点都位于同一直线。 5、摄像机标定方法分类 摄像机标定方法大致可分为传统方法（利用外部特征或特定物体）、主动视觉方法（通过操纵摄像机或环境来获取额外信息）和自标定方法。每种方法都有其优缺点，适用于不同的应用场景。 总结来说，摄像机标定是计算机视觉中的基础技术，对于理解和实施三维重建至关重要。绝对二次曲面和无穷远平面的自标定方法提供了一种无需外部参照物的标定途径，这对于实际应用中设备的灵活性和便捷性有着积极的意义。理解这些理论和方法，有助于提升计算机视觉系统在现实世界中的性能和准确性。