多像机系统标定问题研究开题报告

1. 研究目的与意义

对于人类而言，眼睛是最重要的感觉器官之一，大脑是最重要的信息处理加工器官。人类通过眼睛获取外界信息，然后在通过大脑加工处理可以成为记忆、影响情感甚至引发灵感。随着社会的进步和科学技术的迅猛发展，人们对数字信息的需求也日益增加，人们不仅仅希望计算机能够获取图像信息，也希望能像人类一样高效地处理图像信息，因此，计算机视觉技术得到了迅猛发展。

计算机视觉的基本任务之一是从摄像机获取的图像信息出发计算三维空间中物体的几何信息，并由此重建和识别物体，而空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系是由摄像机成像的几何模型决定的，这些几何模型参数就是摄像机参数。在大多数条件下，这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个过程被称为摄像机定标。标定精度的大小，直接影响着计算机视觉（机器视觉）的精度。对于校正存在畸变的图像，Faig等人提出了“非线性畸变的标定方法”。这类方法的优点是精度高，缺点是算法复杂、实时性差。这是因为标定的结果依赖于摄像的初始值，因而这个算法没有得到广泛应用。Tasi综合前人=的工作提出了“基于径向排列约束（RAC）的两步法”。该算法利用所简历的相机参数及畸变因子通过非线性优化的方法进行优化求解。该算法的优点是计算速度较快，缺点是对于视场较大（如广角镜头里拍摄的图像）、畸变较严重（如鱼眼镜头拍摄的图像）的场合不太适用。J.Weng等人分析了Tsai的方法的不足，提出引入切向畸变并建立相应的几何模型，从而这种改进的算法能够用于上述视场较大和畸变较为严重的场合。1999年，张正友提出了“基于平面模板的摄像机标定法”，利用一个国际象棋团的标定板就能对相机进行较高精度的标定。由于这种算法用到的是不同于以前标定算法的三维标定模板，因而简化了其制作和维护过程。迄今为止，对于摄像机标定问题已提出了很多方法，摄像机标定的理论问题已得到较好的解决，对摄像机标定的研究来说，当前的研究工作应该集中在如何针对具体的实际应用问题，采用特定的简便、实用、快速、准确的标定方法。张正友提出的标定方法介于传统标定和自标定之间，操作方便灵活，能够得到不错的精度，满足了众多和面视觉系统的用户在摄像机标定方面的需求。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

1. 摄像机标定基础理论

了解摄像机标定中四种坐标系以及其转换关系，理解摄像机线性模型以及摄像机非线性模型及镜头畸变;了解常用的标定算法如直接线性变换方法、tsai的两步标定法以及张正友平面标定法。

3. 研究的方法与步骤

本课题主要是要完成多像机系统的标定问题。主要研究内容有摄像机标定的含义以及分类、摄像机标定基础理论以及单摄像机标定方法和多摄像机标定方法。

1 开发环境搭建

这里使用了微软的最新操作系统windows 10作为开发平台，开发所用到的软件是matlab，版本是matlab r2018a。

4. 参考文献

[1] 宓桃, 安平, 刘苏醒, 张兆阳. 基于多视定位算法的多摄像机标定[j]. 中国图像图形学报， 2008 13(10):1922-1925.

[2] 姚静. 摄像机标定相关问题研究[d]. 南京:南京理工大学, 2012.

[3] 马颂德, 张正友. 计算机视觉--计算理论与算法基础[m].北京:科学出版社,1998.

5. 计划与进度安排

（1）3月4日-3月15日：阅读相关参考文献，熟悉编程和需求；

（2）3月15日-3月31日：撰写并修改开题报告；

（3）4月1日-4月30日：系统设计与实现以及测试；