车载CCD相机对标定研究

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现实世界都是三维的,对三维空间对象的描述和表达需要三维数据,采集和获取三维空间数据是刻画现实世界的根本途径。获取这些信息的手段多种多样,其中使用车载三维数据采集是较快捷的方式。利用不同的数据获取手段之间存在着的互补性,将近景摄影测量系统(CCD相机对)与激光扫描仪及定位导航系统(GPS/INS)集成在车辆上,构成了车载三维数据采集系统,完成对地物三维数据、纹理数据的采集以及建模,实现集成化的三维空间信息快速获取。 其中CCD相机得到的是地物表面的二维影像,而得到物体的三维空间信息是最终目的,因此需要在车载三维数据采集系统下,一方面研究如何实时解算感兴趣地物目标的三维空间信息,这里相机标定是关键内容;另一方面研究如何优化解算模型以提高精度。 本文以车载三维数据采集系统为基础,在高精度三维标定场条件下,对CCD相机对标定方法进行了探讨,主要内容包括:1)相机内参数的标定。研究了国内外现有的基于标定场相机标定方法,在这些标定方法基础上加以改进,提出了DLT与非线性迭代三步法,以提高精度。2)相对立体模型的确定。具有一定重叠的两张像片,可以构成立体模型来确定被摄地物的姿态。在解算出的相机内参数基础上,利用相对定向方法或空间前方交会方法进行实现,讨论并分析了两种方法所得解算模型精度。3)相机对绝对标定。CCD相机集成在车载三维数据采集系统上,相对立体模型不变,通过研究定位导航系统与相对立体模型的空间关系,解算绝对标定参数。 取得的成果主要有:提出改进的内参数标定方法,DLT与非线性迭代三步法;利用相对定向方法建立相对立体模型;实现实时从二维影像得到三维空间信息;数字立体摄影测量系统软件的实现及应用。 理论分析及实验结果表明,本文提出的相机标定方法具有较高的精度及稳定性,可以满足车载三维数据采集系统精度要求,也可以应用于其他多源数据的集成系统上。
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