准确标定摄像机的混合粒子群优化方法

雷阳; 张宏立; 王聪

doi:doi:10.3788/LOP56.211506

激光与光电子学进展, 2019, 56 (21): 211506, 网络出版: 2019-11-02

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Hybrid Particle-Swarm-Optimization Method for Accurately Calibrating Cameras

雷阳张宏立 ^*王聪

作者单位

新疆大学电气工程学院, 新疆乌鲁木齐 830047

图 & 表

图 1. 单目摄像机模型(针孔摄像机模型)

Fig. 1. Monocular camera model (pinhole camera model)

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图 2. 棋盘格标定板

Fig. 2. Checker board calibration boards

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图 3. 使用HPSO得到的适应度曲线

Fig. 3. Fitness curve obtained by HPSO

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图 4. 使用HPSO得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 4. Reprojection error obtained by HPSO.(a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

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图 5. 使用张正友标定法得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 5. Reprojection error obtained by Zhang's calibration method. (a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

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图 6. 使用GA得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 6. Reprojection error obtained by GA.(a)Reprojection error of calibration image;(b)average reprojection error of calibration image

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图 7. 平均重投影误差对比图

Fig. 7. Comparison of mean reprojection error

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表 1摄像机标定参数优化结果

Table1. Optimization results of camera calibration parameters

Parameter	α	β	u₀	v₀	γ	k₁	k₂
Initial value of parameter	663.0130	676.3462	324.8492	255.2341	-8.9706	0.0723	-0.9763
Zhang's method	657.3730	657.8142	301.7822	244.0511	0.5281	-0.2577	0.1344
PSO	669.4958	684.3106	319.3003	251.9557	-3.7394	-0.1439	-1.1690
GA	658.9559	659.4016	302.7685	245.10329	0.64935	-0.2501	0.1043
HPSO	657.2879	658.2075	304.1057	246.8869	0.1760	-0.2476	0.1053

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雷阳, 张宏立, 王聪. 准确标定摄像机的混合粒子群优化方法[J]. 激光与光电子学进展, 2019, 56(21): 211506. Yang Lei, Hongli Zhang, Cong Wang. Hybrid Particle-Swarm-Optimization Method for Accurately Calibrating Cameras[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2019, 56(21): 211506.

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图 1. 单目摄像机模型(针孔摄像机模型)

Fig. 1. Monocular camera model (pinhole camera model)

图 2. 棋盘格标定板

Fig. 2. Checker board calibration boards

图 3. 使用HPSO得到的适应度曲线

Fig. 3. Fitness curve obtained by HPSO

图 4. 使用HPSO得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 4. Reprojection error obtained by HPSO.(a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

图 5. 使用张正友标定法得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 5. Reprojection error obtained by Zhang's calibration method. (a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

图 6. 使用GA得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 6. Reprojection error obtained by GA.(a)Reprojection error of calibration image;(b)average reprojection error of calibration image

图 7. 平均重投影误差对比图

Fig. 7. Comparison of mean reprojection error

表 1摄像机标定参数优化结果

Table1. Optimization results of camera calibration parameters

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图 1. 单目摄像机模型(针孔摄像机模型)

Fig. 1. Monocular camera model (pinhole camera model)

图 2. 棋盘格标定板

Fig. 2. Checker board calibration boards

图 3. 使用HPSO得到的适应度曲线

Fig. 3. Fitness curve obtained by HPSO

图 4. 使用HPSO得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 4. Reprojection error obtained by HPSO.(a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

图 5. 使用张正友标定法得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 5. Reprojection error obtained by Zhang's calibration method. (a)Reprojection error of calibration image; (b)average projection error of calibration image

图 6. 使用GA得到的重投影误差。(a)标定图片的重投影误差;(b)标定图片的平均重投影误差

Fig. 6. Reprojection error obtained by GA.(a)Reprojection error of calibration image;(b)average reprojection error of calibration image

图 7. 平均重投影误差对比图

Fig. 7. Comparison of mean reprojection error

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