吉林大学学报(工学版) ›› 2017, Vol. 47 ›› Issue (3): 944-951.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201703035
王凤艳1, 2, 黄润秋2, 陈剑平3, 张元元4, 王明常1
WANG Feng-yan1, 2, HUANG Run-qiu2, CHEN Jian-ping3, ZHANG Yuan-yuan4, WANG Ming-chang1
摘要: 以计算机视觉中顾及径向和切向畸变的针孔模型为基础,引入测量平差理论,建立了基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定数学模型,并以液晶显示屏棋盘格网作为相机标定参照物,以Microsoft Visual Studio为开发平台,利用MFC结合OpenCV编制了相机标定软件Camera Calibration 1.0。通过对数码相机Canon 5D Marx II的标定试验及与近景摄影测量商业软件Lensphoto的对比试验,得出标定参数的精度在±1 pixel内,验证了所建相机标定模型的正确性和相机标定软件Camera Calibration 1.0的可靠性,且利用所建相机标定模型实现了对标定参数的精度评定,从而克服了传统计算机视觉中只计算像点坐标重投影误差的单一精度评定方法的局限。最后,将研究成果用于长春市杨家沟采石场边坡结构面信息的勘察实践,获取了采石场边坡大量随机结构面的迹线和产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供了详实的基础数据。研究成果还可用于以非量测相机作为传感器的其他生产及科研工作。
中图分类号:
[1] 林冬梅,张爱华,沈蓉,等. 双目视觉脉搏测量系统中的相机同步采集方法[J]. 吉林大学学报:工学版,2015,45(6):1999-2006. Lin Dong-mei,Zhang Ai-hua,Shen Rong,et al. Dual-camera synchronous acquisition method for binocular vision pulse measurement system[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2015,45(6):1999-2006. [2] 杨立云,杨仁树,赵雪楠,等. 几种典型变质岩的冲击断裂焦散线实验探讨[J]. 岩石力学与工程学报,2015,34(4):1-8. Yang Li-yun,Yang Ren-shu,Zhao Xue-nan,et al. Experimental investigation on dynamic fracture of some metamorphic rock using reflected caustics[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2015,34(4):1-8. [3] 魏巍,李智慧,赵永华,等. 基于智能相机的混合交通流检测方法[J]. 吉林大学学报:工学版,2013,43(4):866-870. Wei Wei,Li Zhi-hui,Zhao Yong-hua,et al. Developing a smart camera for mixed traffic flow detection[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2013,43(4):866-870. [4] 韩成,秦贵和,宫宇,等. 基于彩色结构光的三维重建方法[J]. 吉林大学学报:工学版,2013,43(5):1343-1351. Han Cheng,Qin Gui-he,Gong Yu,et al. Method for three-dimensional reconstruction based on color structured light[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2013,43(5):1343-1351. [5] 冯文灏. 近景摄影测量[M]. 武汉:武汉大学出版社,2002. [6] 邱茂林,马颂德,李毅. 计算机视觉中摄像机定标综述[J]. 自动化学报,2000,26(1):43-55. Qiu Mao-lin,Ma Song-de,Li Yi. Computer vision camera calibration summary[J]. Automatica Sinica,2000,26(1):43-55. [7] Zhang Zheng-you. A flexible new technique for camera calibration[DB/OL].[2016-02-01]. http://www.ece.northwestern.edu/~yingwu/teaching/EECS432/Reading/Zhang_TR98.pdf. [8] Tsai R Y. An efficient and accurate camera calibration technique for 3D machine vision[C]∥IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition, Miami Beach,USA,1986:364-374. [9] Tsai R Y. A versatile camera calibration technique for high accuracy 3D machine vision metrology using off-the-shelf TV cameras and lenses[J]. IEEE Journal of Robotics and Automation,1987,3(4):323-344. [10] 张永军,张祖勋,张剑清. 利用二维DLT及光束法平差进行数字相机标定[J]. 武汉大学学报:信息科学版,2002,27(6):566-571. Zhang Yong-jun,Zhang Zu-xun,Zhang Jian-qing. Camera calibration using 2D DLT and bundle adjustment with planar scenes[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2002,27(6):566-571. [11] 詹总谦,张祖勋,张剑清. 基于LCD的相机标定精度及其误差分析[J]. 武汉大学学报:信息科学版,2008,33(11):1142-1145. Zhan Zong-qian,Zhang Zu-xun,Zhang Jian-qing. Precision and error analysis of LCD-based camera calibration method[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University,2008,33(11):1142-1145. [12] 詹总谦,张祖勋,张剑清. 基于稀疏矩阵技术的光束法平差快速算法设计[J]. 测绘通报,2006(12):5-8. Zhan Zong-qian,Zhang Zu-xun,Zhang Jian-qing. A fast algorithm of bundle adjustment based on sparse matrix technology[J]. Bulletin of Surveying and Mapping,2006(12):5-8. [13] 张烁,燕丹晨,甄莹,等. 利用线性变换和后方交会的月球车相机标定[J]. 测绘科学,2015,40(11):29-33. Zhang Shuo,Yan Dan-chen,Zhen Ying,et al. Calibration of lunar rover's stereo-camera based 3D DLT and multi-image resection[J]. Science of Surveying and Mapping,2015,40(11):29-33. [14] 崔红霞,孙杰,林宗坚,等. 非量测数码相机的畸变差检测研究[J]. 测绘科学,2005,30(1):105-107,112. Cui Hong-xia,Sun Jie,Lin Zong-jian,et al. The research on distortion calibration of the non-measurement camera[J]. Science of Surveying and Mapping,2005,30(1):105-107,112. [15] 谭华春,夏红卫,李琴,等. 车载摄像机的立体标定方法[J]. 吉林大学学报:工学版,2013,43(增刊1):352-356. Tan Hua-chun,Xia Hong-wei,Li Qin,et al. Three-dimensional calibration for on-board camera[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2013,43(Sup.1):352-356. [16] 谢文寒. 基于多像灭点进行相机标定的方法研究[D]. 武汉:武汉大学遥感信息工程学院,2004. Xie Wen-han. Camera calibration based on vanishing points of multi-image[D]. Wuhan:School of Remote Sensing and Information Engineering,Wuhan University,2004. [17] 赵亚凤, 胡峻峰. 一种双正交消隐点的双目相机标定方法[J]. 液晶与显示, 2016, 31(10): 958-966. Zhao Ya-feng, Hu Jun-feng. Binocular self calibration using two pairs of orthogonal vanishing points[J].Chinese Journal of Liquid Crystal and Displays, 2016, 31(10): 958-966. [18] 武汉大学测绘学院测量平差学科组. 误差理论与测量平差基础[M]. 武汉:武汉大学出版社,2011. [19] 吉林大学. 数码相机标定及影像校正系统Camera Calibration 1.0[P]. 中国:2012SR039060. [20] 王凤艳,陈剑平,杨国东,等. 基于数字近景摄影测量的岩体结构面几何信息解算模型[J]. 吉林大学学报:地球科学版,2012,42(6):1839-1846. Wang Feng-yan,Chen Jian-ping,Yang Guo-dong,et al. Solution models of geometrical information of rock mass discontinuities based on digital close range photogrammetry[J]. Journal of Jilin University(Earth Science Edition),2012,42(6):1839-1846. [21] 王凤艳,黄润秋,陈剑平,等. 基于免棱镜全站仪的岩体边坡控制测量及结构面产状检验测量[J]. 吉林大学学报:工学版,2013,43(6):1607-1614. Wang Feng-yan,Huang Run-qiu,Chen Jian-ping,et al. Control surveying of rock mass slope and orientation validation measurement of discontinuities based on reflectorless total station instrument[J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition),2013,43(6):1607-1614. |
[1] | 刘富,宗宇轩,康冰,张益萌,林彩霞,赵宏伟. 基于优化纹理特征的手背静脉识别系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1844-1850. |
[2] | 王利民,刘洋,孙铭会,李美慧. 基于Markov blanket的无约束型K阶贝叶斯集成分类模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1851-1858. |
[3] | 金顺福,王宝帅,郝闪闪,贾晓光,霍占强. 基于备用虚拟机同步休眠的云数据中心节能策略及性能[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1859-1866. |
[4] | 赵东,孙明玉,朱金龙,于繁华,刘光洁,陈慧灵. 结合粒子群和单纯形的改进飞蛾优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1867-1872. |
[5] | 刘恩泽,吴文福. 基于机器视觉的农作物表面多特征决策融合病变判断算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1873-1878. |
[6] | 欧阳丹彤, 范琪. 子句级别语境感知的开放信息抽取方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1563-1570. |
[7] | 刘富, 兰旭腾, 侯涛, 康冰, 刘云, 林彩霞. 基于优化k-mer频率的宏基因组聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1593-1599. |
[8] | 桂春, 黄旺星. 基于改进的标签传播算法的网络聚类方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1600-1605. |
[9] | 刘元宁, 刘帅, 朱晓冬, 陈一浩, 郑少阁, 沈椿壮. 基于高斯拉普拉斯算子与自适应优化伽柏滤波的虹膜识别[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1606-1613. |
[10] | 车翔玖, 王利, 郭晓新. 基于多尺度特征融合的边界检测算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1621-1628. |
[11] | 赵宏伟, 刘宇琦, 董立岩, 王玉, 刘陪. 智能交通混合动态路径优化算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1214-1223. |
[12] | 黄辉, 冯西安, 魏燕, 许驰, 陈慧灵. 基于增强核极限学习机的专业选择智能系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1224-1230. |
[13] | 傅文博, 张杰, 陈永乐. 物联网环境下抵抗路由欺骗攻击的网络拓扑发现算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1231-1236. |
[14] | 曹洁, 苏哲, 李晓旭. 基于Corr-LDA模型的图像标注方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1237-1243. |
[15] | 侯永宏, 王利伟, 邢家明. 基于HTTP的动态自适应流媒体传输算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1244-1253. |
|