基于相位靶的相机标定方法研究开题报告

全文总字数：3333字

1. 研究目的与意义（文献综述）

在三维匹配以及三维重建中，准确的相机参数是得到良好结果的基础，相机标定的精度直接影响甚至决定了测量系统的准确度。因此，如何更加准确方便地获得相机参数一直是光学领域和计算机视觉领域的研究热点。经过多年的发展，目前相机标定方法主要分为传统相机标定方法、主动视觉相机标定方法以及相机自标定方法。传统相机的标定方法需要高精度的已知结构信息的标定目标，由于其结构复杂，标定物造价高昂，目前已很少使用。主动视觉标定方法利用标定物的已知移动信息来进行标定，tsai提出的一种利用二维平面标定物的相机标定方法。这类方法一般精确度较高，但需要三坐标测量仪等精密移动平台记录标定物位置变化，使用过程复杂。相机的自标定方法由于其兼顾了标定精度和使用的简便性得到了最广泛的使用。其中目前使用最广泛的是2000年zhang提出的一种新型的利用二维平面标定板的相机标定方法，该方法在使用中可任意放置相机以及标定板．在标定过程中，待标定相机从不同位置和不同角度拍摄标定板上图案（一般为棋盘格），提取特征点后经过运算即可求得相机参数。

近年来，为了以更高的精度来标定相机，国内外许多研究人员将相位标靶引入到相机标定领域。薛俊鹏等提出了一种基于同心圆光栅和楔形光栅的摄像机自标定方法；huang等提出了一种主动相位标靶和平差约束方法的精确特征点检测方法。以上两种方法分别使用四步和八步相移来计算折叠相位，虽然标定精度得到了一定保证，但需要采集多张条纹图，从而 使的标定速度有所降低。ma等提出了将条纹图案组作为相位标靶的特征点提取方法，每组条纹图案包含6幅正弦曲线，其中的3幅用于计算垂直相位，另外的3幅用于计算水平相位。该方法采用三步相移算法计算折叠相位，具有较高的标定准确性和较强的稳健性，但是同样存在标定效率较低和计算量较大的问题。sagawa等将相机标定与相位标靶、经典平面标靶进行比较，结果显示，相位标靶具有一定优势，即基于相位标靶提取特征点时，图像边缘的离焦对提取效果影响较小。

为了克服相机传统标定方法精度和效率不高的问题，提出了一种基于相位标靶的相机标定方法。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：将液晶显示屏作为相位标靶（lcd）产生红、蓝正交的正弦条纹图案，通过傅里叶变换和空间相位展开算法从一幅条纹图中得到水平和垂直两个方向上的展开相位图；然后将相位标靶任意摆放在相机景深范围内的几个不同的位置，建立世界坐标与像素坐标之间的精确的映射关系；最后标定相机的内部参数，并利用重投影误差评价标定结果的精度

目标：改进传统相机标定方法精度和灵活性不高以及当前标定方法需要提取多帧图像、标定速度慢，过程较为复杂的缺点，提出了一种基于相位标靶的相机标定方法。

拟采用的方案及措施：

3. 研究计划与安排

1-2周，查阅相关文献资料，完成英文翻译，完成开题报告

3-6周，了解视觉系统与相机标定、光栅等相关的基本概念

7-9周，搭建相位法相机标定的硬件与软件平台

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhang z y.a flexible new technique for camera calibration[j] .journal ieee transactionson pattern analysisand machineintel ligence, 2000, 22 (11): 1330 / 1334

[2] zhao w, su x, chen w. whole-field high precision point to point calibration method[j]. optics and lasers in engineering, 2018, 111: 71-79.

[3] wang y, cai b, wang k, et al. out-of-focus color camera calibration with one normal-sized color-coded pattern[j]. optics and lasers in engineering, 2017, 98: 17-22.