数码相机定位方法分析及仿真研究数码相机定位方法分析及仿真研究
杨阳，成星，成小龙，王访，周铁军，湖南农业大学东方科技学院湖南长沙410128
摘要：随着数码相机在计算机视觉中的应用逐渐普及和深入，数码相机的标定相当重要的。提出了一种新的标定方法采集到相片足够的信息后利用MATLAB程序将相片信息转化成为数字信息，利用小孔成像原理实现了数码相机标定问题求解。通过逆向投影的方法来求解投影矩阵，建立一个数学模型以确定靶标上任意一点世界坐标到像平面像坐标的对应规则。实验表明该模型具有良好的稳定性和极高的精度。关键词：关键词：数码相机；标定；像素；投影矩阵；旋转矩阵；平移矩阵
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1引言
摄像机、数码相机的定位在很多领域如交通监管、银行监控等方面有广泛的应用。所谓数码相机定位是指用相机摄制物体的相片确定物体表面某些特征点的位置。目前常用的定位方法有双目视觉定16位和单目视觉定位，无论是双目视觉还是单目视觉的相机定位其过程的系统标定是关键。标定矩阵的精度直接影响到最终的测量精度。国内外众多学者对此做了大量的研究，提出了多种利用摄像机作为输入设备的标定方法711。通常的标定方法是先求出综合标定矩阵，再根据综合标定矩阵分解出相机的内部参数矩阵和外部参数矩阵。用这种方法求得内、外参数矩阵的精确度受到众多外部环境影响，如像点坐标确定及相机与物点相对位置，因此标定误差较大。文献12利用立体视觉标定方法，先求解出较高精度的内部参数矩阵，再利用逆向投影方法求解出外部参数矩阵，可使标定精度相对得到提高，但此法一般只适合于固定焦距的相机，对于可调节焦距的相机，本文提出了一种新的标定方法。通过实验先测定相机相邻像素点距离，利用计算机软件将相片图形信息转化成为数字信息，利用针孔成像原理求出投影矩阵，同时求出有效焦距和外部参数矩阵。仿真实验表明该方法具有极高的标定精度和较好的稳定性。
2数码相机成像的几何模型
数码相机的成像过程是对空间点的射影变换，而数码相机参数则决定了变换的具体映射方式，只要知道了这些参数和空间点的坐标就能够计算出相应的像点坐标。其图像拍摄实际上是一个光学成像过程。可以将此过程分为三个步骤、建立四个坐标系。21四种坐标系的建立（1）世界r