基于LabVIEW開發的攝像機標定方法

羅智文，　林建龍，　于修洪

(北京工商大學 機械工程學院， 北京　100048)

攝像機標定是指在三維機器視覺領域中，確定攝像機內外參數的過程. 攝像機內參數包括攝像機畸變系數及有效焦距，外參數包括攝像機坐標系和世界坐標系之間的旋轉矩陣和平移矩陣. 本文采用Tsai兩步標定法，以Matlab語言為工具編寫主要程序，完成標定過程[1].

LabVIEW是一種基于圖形編程語言的開發軟件，具有開發方便、效率高等優點；對于底層的軟件驅動及復雜運算，其他高級語言如Matlab具有更大優勢[2]. 因此，本文利用LabVIEW提供的對Matlab程序接口，充分發揮Matlab語言的數學運算功能，使得以LabVIEW開發的火車輪緣動態檢測系統[3-4]界面簡潔，易操作，且具有快速的執行和計算能力.

1　攝像機模型

攝像機模型包括以下幾個坐標系：攝像機坐標系oxyz，以像素為單位的圖像坐標系ouv，毫米為單位的圖像坐標系oxy和世界坐標系owxwywzw.

1.1　攝像機基本模型

攝像機模型采用小孔成像模型，如圖1. 圖像平面上的點(u，v)與世界坐標系中的點(xw，yw，zw)對應關系如式(1)：

圖1　攝像機模型透視投影關系Fig.1　Perspective projection of pinhole model

(1)

式(1)中，s為標量，α為u軸上的尺度因子，β為v軸上的尺度因子，γ為u軸和v軸的不垂直因子，(u0，v0)為攝像機光軸與圖像平面的交點，這些參數只與攝像機內部參數有關，稱為攝像機內部參數. [RT]由攝像機相對于世界坐標系的方位決定，稱為攝像機外部參數.

1.2　攝像機畸變校正

實際上，由于實際的鏡頭并不是理想的透視成像，而是帶有不同程度的畸變，使得空間點所成的像并不……