基于基本矩阵的相机检校算法研究

发布时间：2017-08-16 13:33

  本文关键词：基于基本矩阵的相机检校算法研究

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【摘要】：近年来,伴随着数字影像技术的发展,CCD相机由于成像速度快,安全性好,图像易于保存,价格低廉等诸多优势,得到了迅速发展,但是CCD相机属于非量测相机,相机的各个参数未知,在进行摄影测量工作时,需要对其进行检校以得到反映相机物像投影关系的内方位元素及镜头畸变参数。基本矩阵在计算机视觉中扮演着非常关键的角色,一般阐述的是两张图片对应像点之间的相互关系,基本矩阵与景物结构并不关联,只是与摄像机的内部参数以及相对姿态有关,这与摄影测量学中的共面条件方程有异曲同工之妙。尽管两张影像之间的相互关系包含有相机的内部参数,但是前人学者研究认为直接利用基本矩阵或者共面条件方程求解相机内部参数不太适合,解算结果不稳定,并且精度很差。本文以基本矩阵作为研究对象,引入摄影测量基础理论知识,在仅利用像方信息求解相机参数不稳定的情况下,通过基本矩阵求解立体像对的相对定向元素,并且利用点投影系数法求得模型点坐标,而后加入物方相对控制信息,最后将以上信息加入到理论体系完备的自检校光束法平差中,为了克服传统光束法平差占用内存资源多,系数矩阵大且容易奇异的缺点,引入计算机视觉中的稀疏矩阵光束法平差,解算得到相机各个参数。实验中,本文设计了一种彩色编码标志,以便能够自动快速地获取高精度的像点坐标信息。最终的实验表明,采用本文的算法可以有效的求解相机内方位元素及镜头畸变参数,为了验证解算的精度,将本文解算的相机参数与通过三维控制场检校及平面检校的结果进行对比,结果表明,本文方法解算的结果精度介于平面检校与三维控制场检校之间。
【关键词】：相机检校 基本矩阵 稀疏矩阵 光束法平差 计算机视觉
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P23
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-7
• 1 绪论7-13
• 1.1 论文背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-11
• 1.3 论文研究内容11-12
• 1.4 论文结构安排12-13
• 2 CCD相机基础知识及检校内容13-25
• 2.1 CCD相机结构及工作原理13-14
• 2.2 CCD相机主要特点14-15
• 2.3 相机成像模型15-22
• 2.3.1 相机成像几何15-18
• 2.3.2 共线条件方程描述的相机模型18-20
• 2.3.3 加入畸变参数的相机模型20-22
• 2.4 CCD相机检校内容22-24
• 2.4.1 相机内方位元素22-23
• 2.4.2 镜头光学畸变差23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 3 基于基本矩阵的相机检校基本理论25-41
• 3.1 基本矩阵25-26
• 3.2 基本矩阵求解内方位参数方法介绍26-32
• 3.3 基本矩阵求解相机参数改进算法32-35
• 3.4 近景像对相对定向及前方交会35-40
• 3.4.1 近景像对相对定向35-40
• 3.4.2 空间前方交会模型点坐标的计算40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 稀疏矩阵光束法平差41-47
• 4.1 自检校光束法平差41-42
• 4.2 稀疏矩阵光束法平差42-46
• 4.2.1 L-M算法42-44
• 4.2.2 稀疏矩阵光束法平差基本原理44-46
• 4.3 本章小结46-47
• 5 相机检校实验及结果分析47-60
• 5.1 实验概况47-53
• 5.1.1 基于编码值的影像匹配47-49
• 5.1.2 像点坐标提取49-53
• 5.2 相机检校结果与分析53-59
• 5.2.1 基于基本矩阵的相机检校结果53-54
• 5.2.2 三维检校控制场检校结果54-56
• 5.2.3 张正友平面检校结果56-58
• 5.2.4 三种检校方法对比分析58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 6 结论与展望60-62
• 6.1 论文的主要工作及创新点60
• 6.2 展望60-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 附录66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：683601