一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

王澜; 孙博; 隆昌宇; 邹剑; 邾继贵

一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

王澜¹,
孙博¹,
隆昌宇¹,
邹剑^1,2, ,,
邾继贵¹

1.
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072;
2.
军械工程学院光学教研室,河北石家庄 050003

基金项目:

国家杰出青年科学基金(51225505);“十二五”国家“863”计划(2012AA041205)

详细信息

作者简介:
王澜(1989-),女,硕士生,主要从事线阵相机测量方法方面的研究。Email:wanglangscx@163.com

通讯作者: 邹剑(1983-),男,博士,主要从事激光及光电测试、视觉测量方面的研究。Email:dennisgigi@tju.edn.cn

中图分类号: TP391.41

A novel method for calibrating intrinsic parameters of linear array cameras based on collinear feature points

Wang Lan¹,
Sun Bo¹,
Long Changyu¹,
Zou Jian^{1,2
, ,},
Zhu Jigui¹

1.
State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
2.
Optics and Teaching Research Section,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China

摘要: 提出一种利用共线的标定特征点确定线阵相机内参的方法。所有标定特征点均在线阵相机的视平面内。首先,标定过程中对标定特征点逐一成像,直接得到标定特征点和其对应像点,解决了空间标定点与像点的对应问题;其次,通过数学建模得到线阵相机的成像模型,联立多个位置处的成像模型解算出相机内参;最后,对影响线阵相机标定的因素进行分析及实验验证。理论分析和实验结果表明,文中的线阵相机标定方法简单灵活,无需制作精密的靶标,可获得大量标定点,提高了线阵相机标定的准确性和稳定性,实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.37 pixel。
- 线阵相机 /
- 共线特征点 /
- 成像模型 /
- 标定误差
Abstract: A novel method was proposed that can be used for determining intrinsic parameters of linear array cameras based on collinear calibration feature points. All calibration feature points were on the view plane of the linear array camera. Firstly, during the camera calibration the feature point was captured by the camera one by one, the corresponding image point and the spatial feature point were obtained directly, which solved the matching problem of the spatial feature point and image point. Secondly, a mathematical model was established to obtain the imaging model of the linear array camera, then use the simultaneous imaging models of multiple locations was used to calculate the camera intrinsic parameters; Finally, the impacts on the calibration result were analyzed and experimented. Result reveals that the proposed linear array camera calibration method is not only convenient and flexible, but also sophisticated calibration pattern is not required, and a lot of calibration points are obtained which improving the accuracy and stability of the line scan camera calibration. The root mean square error of re-projected points is less than 0.37 pixel.
- linear array camera /
- collinear calibration feature points /
- imaging model /
- calibration error

[1]	Lim M S, Lim J. Visual measurement of pile movements for the foundation work using a high-speed line-scan camera[J]. Pattern Recognition, 2008, 41(6): 2025-2033.
[2]
[3]	Petty R S, Robinson M, Evans J P O. 3D measurement using rotating line-scan sensors[J]. Measurement Science and Technology, 1998, 9(3): 339.
[4]
[5]	Kataoka K, Osawa T, Ozawa S, et al. 3D building facade model reconstruction using parallel images acquired by line scan cameras[C]//IEEE International Conference on Image Processing, 2005, 1: I-1009-12.
[6]
[7]	Tsai R Y. A versatile camera calibration technique for high-accuracy 3D machine vision metrology using off-the-shelf TV cameras and lenses[J]. Robotics and Automation, IEEE Journal of, 1987, 3(4): 323-344.
[8]
[9]
[10]	Liu Weiyi, Jia Jiqiang, Ding Yalin, et al. Measurement error impact on intrinsic parameters calibration in precise angle measurement method[J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(4): 705-709. (in Chinese) 刘伟毅, 贾继强, 丁亚林, 等. 精密测角法中测量误差对内方位元素标定的影响[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(4): 705-709.
[11]
[12]	Niu Haitao, Zhao Xunjie. New method of camera calibration based on checkerboard[J]. Infrared and Laser Engineering, 2011, 40(1): 133-137. (in Chinese) 牛海涛, 赵勋杰. 采用棋盘格模板的摄像机标定新方法[J]. 红外与激光工程, 2011, 40(1): 133-137.
[13]	Zhang Dan, Duan Jin, Gu Lingjia, et al. Method of camera calibration based on image processing[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(S1): 561-565. (in Chinese) 张丹, 段锦, 顾玲嘉, 等. 基于图像的模拟相机标定方法的研究[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(S1): 561-565.
[14]
[15]
[16]	Horaud R, Mohr R, Lorecki B. On single scanline camera calibration[J]. Robotics and Automation, IEEE Transactions On, 1993, 9(1): 71-75.
[17]
[18]	Luna C A, Mazo M, Lzaro J L, et al. Calibration of line-scan cameras[J]. Instrumentation and Measurement, IEEE Transactions on, 2010, 59(8): 2185-2190.
[19]
[20]	Drarni J, Roy S, Sturm P. Plane-based calibration for linear cameras[J]. International Journal of Computer Vision, 2011, 91(2): 146-156.
[21]	Hui B, Wen G, Zhao Z, et al. Line-scan camera calibration in close-range photogrammetry[J]. Optical Engineering, 2012, 51(5): 053602-1-053602-12.

[1]	张旭, 毛庆洲, 时春霖, 胡庆武, 金光, 周昊, 谢亦. 基于2.5D标定扇的线阵相机内参数标定方法 . 红外与激光工程, 2024, 53(4): 20230670-1-20230670-11. doi: 10.3788/IRLA20230670
[2]	陈宇轩, 仇中军, 汤骏杰. 线扫描视觉检测系统机械—成像综合误差建模 . 红外与激光工程, 2022, 51(12): 20220282-1-20220282-10. doi: 10.3788/IRLA20220282
[3]	柴家贺, 董明利, 孙鹏, 燕必希. 工业相机自热引起像点漂移模型与补偿方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(6): 20200494-1-20200494-11. doi: 10.3788/IRLA20200494
[4]	王靖, 魏亮, 向文豪, 张贵阳, 霍炬. 考虑圆形特征边缘模糊和偏心误差修正的高精度相机标定方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210130-1-20210130-11. doi: 10.3788/IRLA20210130
[5]	尹红飞, 郭亮, 荆丹, 邢孟道, 曾晓东, 胡以华. 天基合成孔径激光雷达成像参数分析 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200144-1-20200144-12. doi: 10.3788/IRLA20200144
[6]	陈文艺, 许洁, 杨辉. 利用双神经网络的相机标定方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(11): 20210071-1-20210071-9. doi: 10.3788/IRLA20210071
[7]	殷永凯, 张宗华, 刘晓利, 彭翔. 条纹投影轮廓术系统模型与标定综述 . 红外与激光工程, 2020, 49(3): 0303008-0303008-18. doi: 10.3788/IRLA202049.0303008
[8]	张烜喆, 王彦, 王佳华, 侯再红, 杜少军. 光场相机在湍流下的清晰成像和点云计算 . 红外与激光工程, 2020, 49(11): 20200053-1-20200053-7. doi: 10.3788/IRLA20200053
[9]	李雨轩, 王强, 胡海洋. 舰用燃气轮机排气系统远程红外成像多尺度多线组宽带k分布模型数值仿真研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 704001-0704001(10). doi: 10.3788/IRLA201948.0704001
[10]	程少园, 杨沐, 姜宏佳, 高凌雁, 付强强. 超敏捷动中成像高分辨率遥感卫星成像理论分析 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1125002-1125002(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1125002
[11]	胡冬梅, 刘泉, 于林韬, 朱一峰. LSSVM模型下的LCVR相位延迟特性标定方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517004-0517004(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0517004
[12]	都琳, 孙华燕, 张廷华, 王帅. 基于PCA的相机响应函数模型标定算法 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1026001-1026001(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1026001
[13]	武奕楠, 李国宁, 张柯, 张宇, 金龙旭. 基于同名点追踪的空间相机成像拼接配准模型 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 326002-0326002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0326002
[14]	张涛, 薛永宏, 丁永和, 张磊. 背景在椭圆轨道红外监视平台的成像特性分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 326001-0326001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0326001
[15]	刘海庆, 杨凌辉, 任永杰, 邾继贵. 基于正交柱面成像相机的大尺寸三维坐标测量 . 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1117002-1117002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1117002
[16]	张周锋, 谢永军, 胡炳樑, 殷勤业, 于涛. 大孔径静态干涉成像光谱仪探测器配准误差标定方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1643-1646.
[17]	刘姜伟, 黄海乐, 李五. 天绘一号卫星高分辨、多光谱相机与三线阵正视相机夹角在轨标定方法研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 662-667.
[18]	李峰, 崔希民, 刘小阳, 卫爱霞, 吴燕雄. 机载LIDAR 点云定位误差分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1842-1849.
[19]	王书民, 张爱武, 胡少兴, 孙卫东, 孟宪刚, 赵文吉. 线推扫式高光谱相机侧扫成像几何校正 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 579-585.
[20]	王子辰, 戴明, 李刚, 汪永阳, 宋悦铭, 高玉军. 基于虚拟立体靶标的线阵相机标定与分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 902-907.

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一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

作者简介:
王澜(1989-),女,硕士生,主要从事线阵相机测量方法方面的研究。Email:wanglangscx@163.com

通讯作者: 邹剑(1983-),男,博士,主要从事激光及光电测试、视觉测量方面的研究。Email:dennisgigi@tju.edn.cn

A novel method for calibrating intrinsic parameters of linear array cameras based on collinear feature points

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一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072;

2. 军械工程学院光学教研室,河北石家庄 050003

作者简介:
王澜(1989-),女,硕士生,主要从事线阵相机测量方法方面的研究。Email:wanglangscx@163.com

通讯作者: 邹剑(1983-),男,博士,主要从事激光及光电测试、视觉测量方面的研究。Email:dennisgigi@tju.edn.cn

English Abstract

A novel method for calibrating intrinsic parameters of linear array cameras based on collinear feature points

1. State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2. Optics and Teaching Research Section,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China

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一种基于共线特征点的线阵相机内参标定方法

1. 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072; 2. 军械工程学院 光学教研室,河北 石家庄 050003

作者简介: 王澜(1989-),女,硕士生,主要从事线阵相机测量方法方面的研究。Email:wanglangscx@163.com

通讯作者: 邹剑(1983-),男,博士,主要从事激光及光电测试、视觉测量方面的研究。Email:dennisgigi@tju.edn.cn

English Abstract

A novel method for calibrating intrinsic parameters of linear array cameras based on collinear feature points

1. State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 2. Optics and Teaching Research Section,Ordnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China

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1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072;

2. 军械工程学院光学教研室,河北石家庄 050003

作者简介:
王澜(1989-),女,硕士生,主要从事线阵相机测量方法方面的研究。Email:wanglangscx@163.com

1. State Key Laboratory of Precision Measuring Technology and Instruments,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

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