被動感測式計算機視覺中以任意平面校準物作三度空間相機參數之測定

Abstract

本論文提出一套在被動感測式計算機視覺中，利用任意平面校準物作三度空間相機 參數之量測，其參數包括有三個位置參數和三個方位參數。在傳統的文獻中，大多 數方法皆採用點或線的對應來做為六個相機參數量測之依據，也有許多方法採用各 種特殊形狀之校準物，例如：矩形、正方形、任意四邊形、立方體、球體、及參數 式曲線等，來解決這類的問題。我們的方法將不必限定在某種特殊形狀上，可用任 意平面物來當作校準物，發展出一套不用點或線之對應，就可做六個相機參數之量 測，這對於自動導航之應用是相當重要的。由於相像成像模式是一種非線性，並且 計算複雜，我們方法的特色是簡化相像成像模式，使得六個參數之求解簡化，可以 推導出六個參數互相分離之計算法則。我們推導出兩種不同之相機簡化模式，一種 是近似正投影模式，另一種是近似斜投影模式。 在近似正投影模式中，我們是基於物體成像會落在影像平面中心點附近之假設所推 導出來的。我們提出一種“產生和測試”的方法，可把原來是六維的參數空間減少 成只需對二維參數做處理。另外，我們也提出一種資料庫搜尋的方法，推導出一種 不必經由透視投影轉換，就可找出相機六個參數，其方法是利用群集技巧，事先對 參考圖做編譯工作，可把六維的資料庫空間減少成只需對一維參數做處理。 在近似斜投影模式中，這是一種適用更為廣泛之相機簡化模式，它可適用於物體成 像在影像平面之任何位置，而不必侷促在影像平面中心點附近。我們透過一種左右 切線來擷取物體之特徵，可得到一種有效的搜尋方法，來解出六個參數。 實驗結果証明我們的簡化模式是有效的，相機的六個參數測定結果相當精確並且計 算快速。我們也藉由不同的雜訊分佈來分析我們方法之靈敏度，結果顯示我們的方 法是強健的。