光学学报, 2013, 33 (11): 1115002, 网络出版: 2013-10-20   

基于圆形标志点的深空探测全景相机标定方法

Deep Space Exploration Panoramic Camera Calibration Technique Based on Circular Markers
吴凡路 1,2,*刘建军 1,3任鑫 1,3李春来 1,3
作者单位
1 中国科学院国家天文台, 北京 100012
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院月球与深空探测重点实验室, 北京 100012
摘要
为满足深空探测全景相机的高精度标定要求,针对大型室外三维标定靶标构建困难、不能现场标定,平面棋盘靶标标定精度不高等问题,提出了一种基于圆形标志点的相机标定方法。大量圆形标志点按矩阵形式均匀分布在平面靶标上,以其中一个圆形标志点为原点建立世界坐标系。基于相机成像模型及物点、相机原点、像点的共线性约束,以投影误差最小作为目标函数,采用非线性优化方法得到了相机参数的最优解。标定实验结果显示所提标定方法可行、有效,具有较高的标定精度和较好的稳健性,相机参数的标定精度优于0.3 pixel;采用的畸变模型合适,标志点投影误差优于0.07 pixel。
Abstract
Considering the difficulties in construction and on-site processing of outdoor three-dementional calibration target, and the low precision of chessboard target, a new camera calibration method based on circular markers is put forward to meet the high-precision of panoramic camera for deep space explorations. A large number of circular markers are distributed on the target in matrix form, one of which is taken as the origin of world coordinate system. Based on the camera model and collinearity of object point, camera origin, and image point, the optimal camera parameters are obtained with nonlinear optimization method, which use minimizing projection error as objective function. Experimental results show that this method with higher precision and better robustness is feasible and effective. The accuracy is better than 0.3 pixel. The distortion model is suitable and the projection error is better than 0.07 pixel.

吴凡路, 刘建军, 任鑫, 李春来. 基于圆形标志点的深空探测全景相机标定方法[J]. 光学学报, 2013, 33(11): 1115002. Wu Fanlu, Liu Jianjun, Ren Xin, Li Chunlai. Deep Space Exploration Panoramic Camera Calibration Technique Based on Circular Markers[J]. Acta Optica Sinica, 2013, 33(11): 1115002.

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