非量测数码相机标定技术的分析与研究

作     者：李倩倩 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：龚涛

授予年度：2016年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081802[工学-地球探测与信息技术] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 081602[工学-摄影测量与遥感] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：数码相机 相机标定 空间后方交会 棋盘格 像灭点 

摘      要：近些年来,随着数字化技术的不断进步,计算机性能的不断提高和硬件装置价格的下降,数码相机也得到了普及,因此,数码相机的标定逐渐成为了计算机视觉界和摄影测量领域的研究热点之一。不管是以前的胶片相机还是现在流行的数码相机,它们所获得的影像都必然有或大或小的畸变,这是由于摄影机成像原理和相机结构导致的。所以,如果要利用获得的影像进行高精度的测量,就必须测定和补偿相机畸变差,同时也需要精确测定出像主点坐标值和相机的主距等要素,在论文中研究的内容主要包括：1、总结相机标定的内容及方法。文章分析了数码相机成像的原理,并对相机标定内容,即像片内方位元素和光学畸变差进行了详细的介绍;根据标定方式的不同,将相机标定法分为传统的相机标定法、自标定法和基于像灭点的相机标定法,并对各种方法进行了详细的介绍。2、列举了比较常用的三种相机标定方法即基于空间后方交会的相机标定法、基于棋盘格的相机标定法、基于像灭点的相机标定法,并对三种方法的原理、模型进行了详细介绍。3、研发相机标定系统并进行实验。将基于空间后方交会的相机标定方法、基于棋盘格的相机标定法、基于像灭点的相机标定法三种相机标定法编制成一个相机标定系统,并利用同一个相机,选择三种不同的焦距(24mm、35mm、50mm)将三种方法进行实验。4、对标定结果进行比较分析。根据得到的相机标定的结果分别从以下几个方面对结果进行比较分析：(1)畸变参数结果比较分析。(2)畸变差结果比较分析。(3)两次相机标定的结果对比分析。(4)控制点的数量以及分布情况对空间后方交会法相机标定结果的影响。(5)像片的数量以及姿态对棋盘格法相机标定结果的影响。(6)像主距对相机畸变的影响。(7)单片空间后方交会和多片空间后方交会的比较分析。其中,在进行单片空间后方交会和多片空间后方交会比较分析时,从加入畸变改正和不加入畸变改正两方面着手分析。通过对标定结果的比较分析得出：径向畸变对标定结果的影响大于偏心畸变;随着焦距的增加,相机的光学畸变参数的影响越来越小;控制点的数量与分布都会对空间后方交会法相机标定的结果产生影响,因此选择控制点时,数量在10个左右最好,分布是要均匀分布,遍布整个相片;相片拍摄时的姿态以及相片的数量对棋盘格法相机标定有一定影响,拍摄相片时要选择多个角度拍摄,相片数量取在15张最好;同时也证明了在相机技术发达的今天,空间后方交会法的标定精度还是略高于基于像灭点的方法和基于棋盘格的方法;多片空间后方交会要比单片空间后方交会稳定性高等。