以待标定鱼眼相机近似垂直棋盘格获取的单张影像为对象,综合利用多种几何约束分阶段求解鱼眼相机参数初值并进行全局优化:利用鱼眼图像轮廓对称性计算得到准确的相机主点位置(u₀,v₀),并通过轮廓外接矩形扫描搜索巧妙回避了黑色背景下的轮廓点检测困难;精确拟合棋盘格两组互相垂直平行直线在鱼眼图像上投影椭圆,计算椭圆交点并将其反投影到单位球面获得平行直线灭点,根据灭点方向正交约束得到相机等效焦距初值(f_x,f_y)及旋转矩阵角度初值;利用径向对准约束及棋盘格角点信息先线性求解平移矢量(t_x,t_y)初值,进而建立一元二次方程求解平移矢量t_z初值,最后通过最小化棋盘格角点重投影误差对除主点外的全部相机参数进行全局优化,并利用优化参数对鱼眼图像实施立方盒展开纠正。对海康威视两种型号(视野范围不同)定焦鱼眼相机的标定及其影像纠正试验结果表明,本文方法重投影均方根误差(RMSE)小于1/3 pixel,标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果总体上较稳健,中心区域纠正效果略优于边缘处,纠正影像上棋盘格角点直线拟合RMSE均小于0.7 pixel,效果明显优于网上标定工具箱结果,具有较好的应用价值。

由于鱼眼相机成像存在较大的畸变, 采用二维标定板的方法难以在图像边缘区域获得准确可靠的角点, 从而导致标定精度下降, 而传统的三维标定法存在标定场建造复杂, 特征点数目有限等问题。为此, 提出一种基于激光扫描的鱼眼相机三维标定方法。该方法首先通过激光扫描仪获取室内标定空间的三维点云图, 然后利用尺寸不变特征变换匹配方法得到点云图与待标定相机照片的对应点的匹配关系, 并进行分块随机抽样一致性(RANSAC)筛选, 再根据对应点的图像坐标和物理坐标进行三维RANSAC筛选, 估算最终的鱼眼相机内外参数。与经典的张正友标定法及其改进方法相比, 该方法能够获得更多的有效特征点, 使标定精度明显改善, 从而较好地实现鱼眼相机的畸变校正。该方法简便、精确, 有广泛的适用性。