韓東明 薛凝

摘 要：相機(jī)檢校是使用非量測(cè)相機(jī)的攝影測(cè)量工作中必要步驟，為后續(xù)數(shù)據(jù)處理提供精度基礎(chǔ);本文介紹了常用的相機(jī)檢校理論，以及常用的幾個(gè)方法進(jìn)行總結(jié)并且對(duì)未來相機(jī)檢校的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：檢校系統(tǒng);發(fā)展

攝影測(cè)量工作中，檢校出精確的相機(jī)參數(shù)是保證后續(xù)測(cè)量工作的精度基礎(chǔ)[1-3];相機(jī)檢校是獲取影像的空間三維坐標(biāo)與像素坐標(biāo)，利用帶有相機(jī)畸變的方程式，獲取相機(jī)的畸變參數(shù)。相機(jī)畸變主要包括兩種：徑向畸變和切向畸變。使像點(diǎn)產(chǎn)生徑向位置的偏差。徑向畸變，像點(diǎn)產(chǎn)生徑向位置的偏差。徑向畸變又分為正向畸變和負(fù)向畸變，正向畸變稱為枕形畸變，負(fù)向畸變稱為桶形畸變;切向畸變：產(chǎn)生的原因透鏡不完全平行于圖像平面，這種現(xiàn)象發(fā)生于成像儀被粘貼在攝像機(jī)的時(shí)候[4-5]。

相機(jī)檢校主要包括以下幾方面的內(nèi)容：通過一定的測(cè)量手段測(cè)量相機(jī)鏡頭的主點(diǎn)像素坐標(biāo)與主距的位置;包括徑向畸變系數(shù)、切向畸變系數(shù)以及偏心常數(shù)的確定;

目前相機(jī)檢校的主要方法包括以下幾種

1通過現(xiàn)實(shí)測(cè)量物體的幾何特征進(jìn)行檢校

即利用物體具體的幾何特征進(jìn)行檢校， 其主要方法是獲取現(xiàn)實(shí)中具有一定幾何特征的物體影像，比如：多個(gè)矩形特征、線型特征如鉛垂線、建筑物直線、平面同心圓。利用這些物體的幾何特征解算出相應(yīng)的其空間三維坐標(biāo)，再拍照提取其像素坐標(biāo)，這樣即可解算出相機(jī)的相機(jī)參數(shù);以鉛垂線為例：在不存在相機(jī)畸變的情況下，現(xiàn)實(shí)中的一條直線在照片中應(yīng)該也是一條直線;但是由于相機(jī)畸變的原因，因此現(xiàn)實(shí)中的直線在影像中不是一條直線，其變化應(yīng)該包含所有的畸變[6-7]。這類方法有很多優(yōu)點(diǎn)，容易就地取材，不需要高精尖復(fù)雜昂貴的設(shè)備。對(duì)于大城市，各種直線元素可以輕易獲取[8-9]。

2建立三維的相機(jī)檢校場(chǎng)進(jìn)行檢校;

檢校場(chǎng)檢校，即是利用一定的室內(nèi)開闊的空間，建立一定的測(cè)量標(biāo)志，并且用全站儀測(cè)出這些標(biāo)志的坐標(biāo)。在獲得這些標(biāo)志坐標(biāo)的前提下，可以用相機(jī)對(duì)檢校場(chǎng)進(jìn)行拍攝，然后提取標(biāo)志在影像上的像素坐標(biāo)，在獲取這些已知數(shù)據(jù)的情況下，利用相機(jī)檢校模型檢校出相機(jī)參數(shù)[10-13]。

3利用電腦顯示器屏幕進(jìn)行檢校[14-19];

電腦顯示器是比較廉價(jià)也是比較方便的一種相機(jī)檢校方法，精度也比較高。其核心原理即是通過圖像處理的方式，預(yù)設(shè)一定的坐標(biāo)格網(wǎng)的顯示參數(shù)，然后顯示坐標(biāo)格網(wǎng)，顯示后的坐標(biāo)格網(wǎng)被相機(jī)采集后，通過之前坐標(biāo)格網(wǎng)的顯示參數(shù)可以獲取坐標(biāo)格網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后通過圖像處理的算法提坐相片中的坐標(biāo)格網(wǎng)點(diǎn)的像素坐標(biāo)，這樣能過相機(jī)檢校模型就可以檢校出相機(jī)參數(shù)。

4基于恒星位置進(jìn)行檢校

恒星在太空中的位置是準(zhǔn)確已知的，并且可以重復(fù)記錄、可以用照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)星空拍攝，然后利用坐標(biāo)儀量出恒星的坐標(biāo)，解算相機(jī)的內(nèi)參數(shù)。

未來相機(jī)檢校的發(fā)展趨勢(shì)：

4.1未來相機(jī)檢校將會(huì)向簡(jiǎn)便、智能化發(fā)展，更多的依靠圖像處理與顯示工具來模擬顯示實(shí)物，這使得

相機(jī)檢校沒必要非得借助于檢校場(chǎng);

4.2未來對(duì)于相機(jī)檢校數(shù)據(jù)處理的過程將會(huì)更加智能化、時(shí)間更短，人工參與的步驟越來越少，并且隨著航測(cè)相機(jī)分辨率的增高，處據(jù)處理的難度也越來越低;

4.3未來航測(cè)相機(jī)的檢校，能使得多個(gè)不同相機(jī)檢校后的兼容性大增強(qiáng)，同一項(xiàng)目配套自己的相機(jī)參數(shù)，使得不同相機(jī)的對(duì)同一項(xiàng)目的不同部分觀測(cè)結(jié)果，可以兼容拼接。

4.4未來相機(jī)檢?？梢詸z校的檢校功能可以針對(duì)不同類型的工程進(jìn)行針對(duì)性的檢校，比如對(duì)于某些工程的檢校，相機(jī)的徑向畸變差更重要，相機(jī)檢校系統(tǒng)會(huì)針對(duì)性的顯示出坐標(biāo)格網(wǎng)，然后對(duì)相機(jī)進(jìn)行檢校，著重何障檢測(cè)出的相機(jī)徑向畸變的結(jié)果，必定會(huì)對(duì)保障項(xiàng)目結(jié)果的順利進(jìn)行起到積極作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王佩軍，徐亞明 攝影測(cè)量學(xué)[M]武漢：武漢大學(xué)出版社，2011.

[2] 張劍清， ?潘勵(lì)，王樹根 攝影測(cè)量學(xué)[M]. 武漢大學(xué)出版社，2009

[3]詹總謙.基于純平液晶顯示器的相機(jī)標(biāo)定方法與應(yīng)用研宄[D].武漢大學(xué)，2006.

[4]鐘強(qiáng).非量測(cè)型數(shù)碼相機(jī)檢校的探討[J].科技信息，2012，06：145.

[5] 楊 軍. 非量測(cè)相機(jī)檢校方法的研究[J]. 測(cè)繪科學(xué)，2007（9）：14-16.

[6] 劉昱崗，王卓君，王福景，等.基于雙目立體視覺的倒車環(huán)境障礙物測(cè) 量 方 法 [J].交 通 運(yùn) 輸 系 統(tǒng) 工 程 與 信 息，2016，16

[7] 韓冰.車載CCD 相機(jī)對(duì)標(biāo)定研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2007

[8]李平.非量測(cè)型數(shù)碼相機(jī)的檢校[D]西安：西安科技大學(xué)，2007

[9]徐麗華.謝東海，江萬壽.基于預(yù)檢校的數(shù)碼相機(jī)自檢校研究，河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，24（1）：55-61.

[10] 張梁，徐錦法，夏青元，等.雙目立體視覺的無人機(jī)位姿估計(jì)算法及驗(yàn)證[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，46（5）：66.

[11]劉昱崗，王卓君，王福景，等.基于雙目立體視覺的倒車環(huán)境障礙物測(cè) 量 方 法 [J].交 通 運(yùn) 輸 系 統(tǒng) 工 程 與 信 息，2016，16（4）：7

[12]何敏，全斌.幾種相機(jī)檢校方法的探討[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011，06：275-277.

[13]吳軍，徐剛，董増來，汪杰君.引入滅點(diǎn)約束的TSAI兩步法相機(jī)標(biāo)定改組研宄[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2012，01：17-21.

[14]李偉，任超峰.室內(nèi)控制場(chǎng)數(shù)碼相機(jī)檢校應(yīng)用于通用航空攝影測(cè)量的可行性研宄[J].測(cè)繪工程，2012，04：49-52.

[15]王濤.線陣CCD傳感器實(shí)驗(yàn)場(chǎng)幾何定標(biāo)的理論與方法研究[D].解放軍信息工程大學(xué)，2012.

[16]張陽(yáng)陽(yáng)，門林杰，周桂初，楊娟.數(shù)字相機(jī)在類似棋盤檢校場(chǎng)中的檢校方法研宄[J].測(cè)繪工程，2015，02

[17]原玉磊.魚眼相機(jī)恒星法檢校技術(shù)研宄[D].解放軍信息工程大學(xué)，2012.

[18]馮文灝.近景攝影測(cè)量[M].武漢，武漢大學(xué)出版社，2002：56-71.

[19]李德仁，鄭肇謀.解析攝影測(cè)量學(xué)[M].武漢，測(cè)繪出版社，1992：61-62