基于灭点约束的TSA两步法相机标定优化

"引入灭点约束的TSA两步法相机标定改进研究 (2012年) - 武汉大学学报·信息科学版，第37卷第1期，2012年1月" 这篇论文主要探讨的是在相机标定过程中，特别是对于TSA（Two-Step Algorithm）两步法的改进。传统的TSA两步法相机标定存在一个问题，即无法准确求解相机的主点位置。为了克服这个问题，作者提出了引入灭点几何约束的方法。 灭点是透视投影中所有平行线在图像平面上汇聚的点，对于平面格网上的两组正交直线，它们在透视投影下会形成两个灭点。论文推导出了这两个灭点与相机内参数以及TSA两步法标定过程参数之间的数学关系。这种关系为相机内参数的求解提供了新的途径。 首先，作者详细介绍了如何综合运用双灭点信息和径向准直约束来迭代计算相机内参数。这种方法结合了灭点几何和径向畸变校正的理论，旨在更精确地确定相机的内部几何结构，包括焦距、主点坐标以及可能存在的径向畸变系数。 接下来，论文进一步阐述了基于这些内参数，如何求解相机的外方位参数，即相机在世界坐标系中的位置和姿态。外方位参数包括旋转矩阵和 translation 向量，它们描述了相机相对于标定参照物的位置和角度。 此外，论文还讨论了径向畸变参数的求解步骤。在实际的相机成像过程中，由于镜头的非理想性，往往会导致图像出现畸变，因此需要通过标定过程来校正这些畸变，提高图像的测量精度。 实验结果证明，通过引入灭点约束的改进方法，相机标定的精度得到了显著提升，验证了该方法的有效性。这种方法不仅适用于实验室环境，也适合于现场实时标定，特别是在没有人为控制点的自然场景中，为相机标定提供了一种灵活且精度较高的解决方案。 该论文的贡献在于提出了一种新的相机标定策略，通过利用灭点几何和径向畸变约束，提高了两步法相机标定的准确性和实用性，对于计算机视觉、摄影测量和遥感等领域具有重要的理论和实践价值。