攝像<♥★機(jī)是(shì)機(jī)器(qì)視(shì)覺系統'♣δ獲取圖像的(de)關鍵部件(jiàn)，攝像機(jī♠≥)和(hé)數(shù)碼照(zhào)相(xiàng)機(jī)、掃描儀等又≠≠♠(yòu)被統稱為(wèi)圖像傳感器(qì)，其将被處理(lǐ)目标物(wù)體(tǐ∞€)的(de)光(guāng)形象轉換為(wèi‍×☆)視(shì)頻(pín)電(diàn)信号，再将此信号A/D轉換并送到(dào)處理(lǐ)器(qì)後就(jiù)可(kě)以處理$βφ♣(lǐ)、分(fēn)析、識别該目标物(wù)體(tǐ)了(&♣εle)。 

    攝像機(jī)攝入的(de)圖像中的(de)♥✔₩π每一(yī)點的(de)亮(liàng)度反映了(le)♦✘"•空(kōng)間(jiān)物(wù)體(tǐ)表面某點反射光(guāng)的(✘∏de)強度，而該點在圖像上(shàng)的(de)位置于空(kōng)間(ji≈↑< ān)物(wù)體(tǐ)表面相(xiàng)應點的(de)幾何位 ↕↕​置有(yǒu)關，這(zhè)些(xiē)位置的(de)相(xiàng)互關系，由攝像機(♦>©jī)成像幾何模型所決定，該幾何模型的(de)參數(±₽shù)稱為(wèi)攝像機(jī)參數(shù)。這(zh讶)些(xiē)參數(shù)必須由試驗和(hé)計✔ ≥(jì)算(suàn)決定，試驗和(hé)計(jì×<₹")算(suàn)的(de)過程稱為(wèi)攝像機(jī‌✔ )标定。    

    攝像機(jī)的(de)标定過程就<✘(jiù)是(shì)确定攝像機(jī)的(de)幾何和(hé)光(g<'×γuāng)學參數(shù)，以及攝像機(jī)相(xiàng)對( Ωduì)于世界坐(zuò)标系的(de)方位。由于标定精度的(Ω↑∏de)大(dà)小(xiǎo)，直接影(yǐng)響著(zhe)機(j≤γσσī)器(qì)視(shì)覺的(de)精度。ε↑♠₩因此，隻有(yǒu)做(zuò)好(hǎo)了(lγ¥e)攝像機(jī)标定工(gōng)作(zuò)，後續工(gōng)作(zuò)才能(néng)正‌>常展開(kāi)，可(kě)以說(shuō)，提高(gāo)标定精度也(yě)是(shì)當前科÷β(kē)研工(gōng)作(zuò)的(de)重要(Ω™ ✔yào)方面之一(yī)。 

攝像機(jī)模型是(shì)光(guāng)學成像幾何關系的(d↓αe)簡化(huà)，最簡單的(de)模型是(shì)線性模型，或稱針孔模型（pin－hole model）。當計(jì)算(suàn)精度要(yà♦​×o)求較高(gāo)，尤其是(shì)當攝像機(jī)的(de)鏡頭是​♣≈(shì)廣角鏡頭時(shí)，線性模型不(bù)能(néng)準确的€∑←(de)描述攝像機(jī)的(de)成像幾何關系，所以要(yào)用(yòn πg)非線性模型。

攝像機(jī)标定還(hái)與機(jī)器(qì)視(shì)覺系統的(de)任務有(yǒu)關，在立體(tǐ)視(shì)覺中，一(yī)般需要✘↓≈¶(yào)使用(yòng)兩個(gè)或更多(duō)的(de)攝像機(ε¶←jī)，所以，還(hái)需要(yào)知(zhī)道(dào)各個(gè)攝像機(jī)之間(←♥jiān)的(de)幾何關系。另外(wài)還(hái)有(yǒu)hand－eye calibration等。

一(yī)般的(de)攝像機(jī)标定方法都(dōu)需要(yào)在攝像機(jī)前放(↕÷↓fàng)一(yī)個(gè)已知(zhī)形狀與尺寸的(de)物(wù)體(tǐ)，稱為(>₽δwèi)标定物(wù)或标定參照(zhào)物(wù)（reference object）。由于，在某些(xiē)視(shì)覺系統中（如(rú)機÷ (jī)器(qì)人(rén)視(shì)覺系統，主動視(sh& β÷ì)覺系統等），需要(yào)經常改變攝像機(jī)的(de)位置或調整攝像機(jī)光(guān€♦↓g)學系統（如(rú)光(guāng)圈與焦距），因此，在∏↓每次調整後，都(dōu)需要(yào)做(zu€>ò)攝像機(jī)标定。在這(zhè)種情況下(xià)，在攝像→≤≈'機(jī)工(gōng)作(zuò)環境γ←™§中放(fàng)一(yī)個(gè)标定塊常常是(shì)不(bù)現(xiàn)  ↔實的(de)，而攝像機(jī)自(zì)✘€↔标定是(shì)指不(bù)需要(yào)使用(yòng↓₩©)标定物(wù)的(de)定标方法。

攝像機(jī)自(zì)标定相(xiàng)對(duì)于傳統方法有(yǒu)更好(hǎ <o)的(de)靈活性和(hé)實用(yòng)性♣π，通(tōng)過多(duō)年(nián)的(de)不(bù ₹β∏)懈努力，理(lǐ)論上(shàng)的( φ☆δde)問(wèn)題已基本解決，目前研究的(de)重點是(shì)如(rú)何提高(gāo)标定算♥®↑(suàn)法的(de)魯棒性以及如(rú)何很(hěn)好(hǎγβ©Ωo)地(dì)用(yòng)這(zhè)些(x÷♥≤£iē)理(lǐ)論來(lái)解決實際視(s≤→hì)覺問(wèn)題。為(wèi)了(le)提高(gāo)魯棒♦λ>•性，在實際應用(yòng)中建議(yì)更多(duō)的(de)使用(yòng)分(≠$πfēn)層逐步自(zì)标定方法，并應對(duì)自(zì)标定的(∑± de)結果進行(xíng)線性優化(huà)。α≠ 線性攝像機(jī)的(de)标定涉及到(dàσ®o)三個(gè)坐(zuò)标系：圖像坐(zuò)标系、攝像機←∞(jī)坐(zuò)标系和(hé)世界坐(zuò)标系。

圖像坐(zuò)标系

攝像機(jī)采集的(de)圖像以标準電(diàn)視(shì)信号的(de)形式經高(g™∞∑āo)速圖像采集系統轉換為(wèi)數(shù)字圖像，并輸入計(jì)算(suàn)機(jī)。←​♣每幅數(shù)字圖像在計(jì)算(suàn)ε>機(jī)內(nèi)為(wèi)M*N數(shù)組，M行(xíng)N列的(de)圖像中的(de)每一(yī)個(gè)元素（稱為(wèi)像素，pixel）的(de)數(shù)值即是(shì)圖¥≤•像點的(de)亮(liàng)度（或稱灰度）。在圖像上(shàng)定義直角坐☆§'(zuò)标系u,v，每個(gè)像素的(de)坐(zuò)标（u,v）分(fēn)别以該像素為(wèi)單位的(de)圖Ω‍像坐(zuò)标系坐(zuò)标。由于（u,v）隻表示像素位于數(shù)組中的(de)列數(shù)和(hé)'φ≤行(xíng)數(shù)，并沒有(yǒu)用(yòng)物(wù)理(lǐ)單。

攝像機(jī)坐(zuò)标系

攝影(yǐng)機(jī)坐(zuò)标系的(de)原點為(‍¶wèi)攝像機(jī)光(guāng)心，x軸與y軸與圖像的(de)X,Y軸平行(xíng)，z軸為(wèi)攝像機(jī)光(guāng)軸，它與圖像平面垂直。光(guāng)軸與圖像平面的σ"•(de)交點，即為(wèi)圖像坐(zuò)标系的(de)原點，構成的(d∞×e)直角坐(zuò)标系稱為(wèi)攝像機(jī)坐(zuò)标系。

攝像機(jī)坐(zuò)标系

由于攝像機(jī)可(kě)安放(fàng)在環境中的(de)任意位置，在環境中選擇一(yī)個(★✔≥gè)基準坐(zuò)标系來(lái)描述攝像機(jī)的&₽•(de)位置，并用(yòng)它描述環境中任何物(wù)體(tǐ)的(de)位置，該坐(zu'λ✘ò)标系稱為(wèi)世界坐(zuò)标系。攝像機(jī)坐(zuò)标系與世界坐(zβ≠σuò)标系之間(jiān)的(de)關系可(kě)以用(yòng)旋轉矩陣與平移向量來(®φ©lái)描述。