随着高精度的计算机视觉系统的广泛应用,以及对计算机视觉系统获取三维景物信息精度要求的逐渐提高,摄像机标定已经成为计算机视觉的基础工作和首先必须努力解决的重要问题。它是从二维图像获取三维信息必不可少的步骤。 要进行摄像机标定首先要建立摄像机成像模型。本文利用透视投影理论建立小孔摄像机四参数、五参数和非线性数学模型。 本文提出了一种全新的基于平面镜的摄像机内参数标定方法。该方法无需其它任何标定物,利用平面镜的反射性质和消失点、消失线等理论,通过移动摄像机或平面镜作至少2次平移运动(各次平移间应存在旋转运动)即可线性地标定摄像机的内参数。在计算镜面法线方向的消失点和镜面方向的消失线基础上,本文给出了内参数的两种解法,其中解法一是直接利用空间几何关系推导出标定内参数的方法,其只能用于求解四参数模型;解法二是计算绝对二次曲线的像,然后分解出摄像机的内参数,其适用于求解四参数和五参数模型。模拟实验中分别测试了在两种解法下图像噪声和平移前后镜面的平行性对标定结果的影响。模拟和真实图像实验表明所提出的方法能快速、方便地对摄像机进行标定,说明了该方法的有效性。 另外在详细介绍图像中心和比例因子的基础上,提出了一种预标定这些内参数的方法。此方法是基于平面镜的基础上通过摄像机绕其光轴作旋转运动来实现的,摄像机每旋转一次拍摄一幅图像(至少拍摄4幅图像)。由于平面镜的性质,摄像机有平移时不会影响到光心经平面镜反射后在图像平面上的位置,所以摄像机绕光轴旋转较容易实现。摄像机光心经平面镜反射后的虚像满足一圆的方程,在只考虑径向畸变时,一个发生畸变的圆在像素坐标系中仍是一个圆,只是半径改变而已。这样就可以利用半径相等列方程求解摄像机部分内参数。模拟实验中分别测试了图像噪声和镜面与光轴夹角误差对标定结果的影响。模拟和真实图像实验表明所提出的方法具有较高的精度和稳定性。