视觉测量中摄像机标定精度评估方法
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Keywords：Camera calibration；External parameter；Precision evaluation
〇 前言 摄像机的标定在计算机视觉系统中是一项重要
的 研究 内 容 ，是 视 觉 系 统 不 可 缺 少 的 基 础 部 分 ，标 定 的 精 度 直 接 影 响 计 算 机 视 觉 三 维 测 量 的 精 度 [1]。 在 评 价 摄 像 机 的 标 定 精 度 的 问 题 上 ，国内外都提出 了一些有效的评价方法。t s a i[2]提出了使用测量三
在计算机视觉系统中，应用最广的摄像机成像模 型 是 针 孔 成 像 模 型 [5_6]。但 是 由 于 摄 像 机 的 镜 头 在 加 工 、装配等过程中存在误差，镜 头 是 非 理 想 的 模 型 ， 因此引人了相机的畸变系数[7]。摄相机的标定就是根 据相机模型，由已知特征点的图像坐标系和世界坐标 系来求解相机的模型参数。引人畸变系数的相机成像 模型的成像几何关系如图1 所示。
的精度。 文中在全厚德的方法基础上，提出了基于摄像机
外部参数的摄像机评估方法，对同一幅图像分两次进 行标 定 ，使两次标定的世界坐标系不在同一位置，也 即是在同一幅图像上得到两个不同的外部参数，根据 外部参数求出这两个坐标系原点的空间距离，与棋盘 格上这两个点的实际长度作比较，即可形象地评估标 定结果的精确程度。 1 摄像机标定模型
关 键 词 ：摄像机标定；外参数；精度评估
中图分类号：TP23 文献标志码： A 文章编号：1001-3881 (2016) 23-02 0-3
Camera Calibration Precision Evaluation Method Based on Vision Measurement
LIN Mingsheng, WU Lei， KE Keyong (College of Mechanical and Electrical Engineering, Guangdong University of Technology,
2016年 12月 第 44 卷 第 23 期
机床与液压 MACHINE TOOL & HYDRAULICS
ห้องสมุดไป่ตู้
Dec.2016 Yol.44 No.23
DOI：10.3969/j.issn.1001-3881. 2016. 23. 005
视觉测量中摄像机标定精度评估方法
林 明 盛 ，吴 磊 ，柯科勇
( 广 东 工业大学机电工程学院，广 东 广 州 510006)
收稿日期：2 0 1 5 - 0 9 - 2 5 基金项目：广东省教育部产学研结合项目（201 2B 091000032);广东省省级科技计划项目（2013A 090100018);广东省省级
科技计划项目（2〇1犯 0 1 0 9 1 9 0 0 1 ) 作者简介：林 明 盛 （1988—），男，硕士研究生，研究方向为工业机器人应用、机器视觉。E -m a il: linmingsheng3@
维 世 界 的 精 确 程 度 来 进 行 评 估 的 方 法 ，这种评估准 则 很 大 程 度 上 依 赖 测 量 系 统 的 摄 像 机 配 置 ，在不同 配置的测量系统中的不同标定方法很难进行比较。 WENG等 人 [3]提 出 标 准 化 立 体 标 准 误 差 NSCE和针 对 单 个 摄 像 机 标 定 精 度 的 评 估 方 法 NCE，该方法提 出了具体的精 度 评 估 公 式 ，刘 国 瑛 等 [4]提出了基于 图像残差的标 定 精 度 评 估 方法，有效地对视觉系统 的精度进行定量的评价。全 厚 德 等 [1]利用标定结果 对一组 标 定 棋 盘 格 长 度 进 行 重 构 ，将重构结果与实 际 的 棋 盘 格 长 度 进 行 比 较 ，进 而 评 估 出 摄 像 机 标 定
摘 要 ：为了准确地评估摄像机标定结果的精确程度，在基于棋盘格长度的评估方法的基础上，提出了基于外参数的摄 像机标定精度评估方法。该方法通过对同一组图像分两次进行标定，得到两个不同位置的世界坐标系，利用标定结果求得 这两个世界坐标系原点的距离并与实际的距离作比较，能够比较形象地描述标定结果中外参数的精确程度，进而评价摄像 机标定结果的精确程度。
Guangzhou Guangdong 510006, China)
Abstract：In order to assess the accuracy of camera calibration results accurately, based on the evaluation method of the length of the chessboard grid, a method for evaluating the accuracy of camera calibration based on external parameters was proposed. The same group of images was calibrated twice by this method to obtain the world coordinate system in two different positions. The distance of ori gins of two world coordinate system were found by using the calibration results, and was compared with the actual distance. The accura cy of external parameters in calibration resules is described quite visually, and then the accuracy of camera calibration results is further evaluated.
163. com。
〇 前言 摄像机的标定在计算机视觉系统中是一项重要
的 研究 内 容 ，是 视 觉 系 统 不 可 缺 少 的 基 础 部 分 ，标 定 的 精 度 直 接 影 响 计 算 机 视 觉 三 维 测 量 的 精 度 [1]。 在 评 价 摄 像 机 的 标 定 精 度 的 问 题 上 ，国内外都提出 了一些有效的评价方法。t s a i[2]提出了使用测量三
在计算机视觉系统中，应用最广的摄像机成像模 型 是 针 孔 成 像 模 型 [5_6]。但 是 由 于 摄 像 机 的 镜 头 在 加 工 、装配等过程中存在误差，镜 头 是 非 理 想 的 模 型 ， 因此引人了相机的畸变系数[7]。摄相机的标定就是根 据相机模型，由已知特征点的图像坐标系和世界坐标 系来求解相机的模型参数。引人畸变系数的相机成像 模型的成像几何关系如图1 所示。
的精度。 文中在全厚德的方法基础上，提出了基于摄像机
外部参数的摄像机评估方法，对同一幅图像分两次进 行标 定 ，使两次标定的世界坐标系不在同一位置，也 即是在同一幅图像上得到两个不同的外部参数，根据 外部参数求出这两个坐标系原点的空间距离，与棋盘 格上这两个点的实际长度作比较，即可形象地评估标 定结果的精确程度。 1 摄像机标定模型
关 键 词 ：摄像机标定；外参数；精度评估
中图分类号：TP23 文献标志码： A 文章编号：1001-3881 (2016) 23-02 0-3
Camera Calibration Precision Evaluation Method Based on Vision Measurement
LIN Mingsheng, WU Lei， KE Keyong (College of Mechanical and Electrical Engineering, Guangdong University of Technology,
2016年 12月 第 44 卷 第 23 期
机床与液压 MACHINE TOOL & HYDRAULICS
ห้องสมุดไป่ตู้
Dec.2016 Yol.44 No.23
DOI：10.3969/j.issn.1001-3881. 2016. 23. 005
视觉测量中摄像机标定精度评估方法
林 明 盛 ，吴 磊 ，柯科勇
( 广 东 工业大学机电工程学院，广 东 广 州 510006)
收稿日期：2 0 1 5 - 0 9 - 2 5 基金项目：广东省教育部产学研结合项目（201 2B 091000032);广东省省级科技计划项目（2013A 090100018);广东省省级
科技计划项目（2〇1犯 0 1 0 9 1 9 0 0 1 ) 作者简介：林 明 盛 （1988—），男，硕士研究生，研究方向为工业机器人应用、机器视觉。E -m a il: linmingsheng3@
维 世 界 的 精 确 程 度 来 进 行 评 估 的 方 法 ，这种评估准 则 很 大 程 度 上 依 赖 测 量 系 统 的 摄 像 机 配 置 ，在不同 配置的测量系统中的不同标定方法很难进行比较。 WENG等 人 [3]提 出 标 准 化 立 体 标 准 误 差 NSCE和针 对 单 个 摄 像 机 标 定 精 度 的 评 估 方 法 NCE，该方法提 出了具体的精 度 评 估 公 式 ，刘 国 瑛 等 [4]提出了基于 图像残差的标 定 精 度 评 估 方法，有效地对视觉系统 的精度进行定量的评价。全 厚 德 等 [1]利用标定结果 对一组 标 定 棋 盘 格 长 度 进 行 重 构 ，将重构结果与实 际 的 棋 盘 格 长 度 进 行 比 较 ，进 而 评 估 出 摄 像 机 标 定
摘 要 ：为了准确地评估摄像机标定结果的精确程度，在基于棋盘格长度的评估方法的基础上，提出了基于外参数的摄 像机标定精度评估方法。该方法通过对同一组图像分两次进行标定，得到两个不同位置的世界坐标系，利用标定结果求得 这两个世界坐标系原点的距离并与实际的距离作比较，能够比较形象地描述标定结果中外参数的精确程度，进而评价摄像 机标定结果的精确程度。
Guangzhou Guangdong 510006, China)
Abstract：In order to assess the accuracy of camera calibration results accurately, based on the evaluation method of the length of the chessboard grid, a method for evaluating the accuracy of camera calibration based on external parameters was proposed. The same group of images was calibrated twice by this method to obtain the world coordinate system in two different positions. The distance of ori gins of two world coordinate system were found by using the calibration results, and was compared with the actual distance. The accura cy of external parameters in calibration resules is described quite visually, and then the accuracy of camera calibration results is further evaluated.
163. com。