27、折反射相机校准与多相机系统解析

折反射相机校准与多相机系统解析

折反射相机校准

在实际应用中，相机参数通常并非已知，因此需要对全向相机网络中的内外参数进行估计。

1. 内参数

内参数可将图像上的像素映射到空间中对应的光线。折反射相机的内参数包括折反射系统的焦距（镜子和相机的组合焦距）、图像中心以及成像传感器的宽高比和倾斜因子。

• 基于镜子边界投影圆的校准方法 ：对于带有抛物面镜的折反射相机，镜子边界在图像上投影为一个圆。可以通过拟合这个圆来计算图像中心（即圆的中心），再结合折反射相机相对于天顶角的视场角，通过简单计算确定焦距。这种方法的优势在于无需捕获和分析校准图案，只要镜子边界在图像中清晰可见即可进行校准。
• 基于线图像投影的校准方法 ：Geyer和Daniilidis指出，仅通过一组线图像就可以校准中心折反射相机。
  • 抛物面镜情况 ：假设宽高比为1且倾斜为0，此时有3个未知内参数（焦距和图像中心的两个坐标）。空间中的一条线在图像平面上投影为一个圆，每个圆由3个点定义，每条线给出3个约束条件，但同时引入2个未知量（包含该线的平面的方向），因此每条线额外贡献1个约束条件，所以3条线足以进行校准。
  • 双曲面镜情况 ：需要额外估计一个偏心率，总共4个未知量。线投影为一个圆锥曲线，由5个点定义，给出5个约束条件，因此只需2条线图像即可进行校准。

Geyer和Daniilidis提出的抛物面折反射