Kalibrace soustavy kamer

Abstract

Kalibrace kamer je zásadní součástí prakticky každé úlohy věnující se 3D rekonstrukci scén. S růstem autonomního průmyslu, roste zároveň i počet kamer, jež jsou připevněny na jednotlivých vozidlech nebo jiných autonomních robotech. Všechny tyto kamery musí být zkalibrovány. Tato práce navrhuje metodu Kalibrace soustavy kamer jež je na základě 2D na 3D korespondencí schopna kalibrace všech pevně spojených kamer najednou. Současná řešení jednotlivých podproblémů i samotné kalibrace soustavy kamer jsou zkoumány a na jejich základě je navrženo vylepšení. Inovativní koncept struktury soustavy soustav je prozkoumán a a implementován s přihlédnutím k reálnému problému. Více-kamerové systémy připevněné na reálných vozidlech jsou pomocí něj zkalibrovány. Výsledky kalibrace ukazují, že navržená metoda Kalibrace soustavy je schopna kalibrovat kamery. Pokud jsou dodány interní kalibrace kamer, reprojekční chyba se pohybuje v podpixelovém měřítku. Metoda kalibrace soustavy kamer je také schopna kompletní kalibrace, včetně interní kalibrace. Kvalita kompletní kalibrace je závislá na kvalitě kalibračních dat. Experimenty ukazují, že reprojekční chyba kompletní kalibrace nepřesahuje 5 pixelů a to ani pro Trifokální kamerový systém jež je obtížné zkalibrovat kvůli úzkému zornému poli. Podmínka použití 2D na 3D korespondencí limituje použitelnost metody. Věříme, že rozšíření na kalibraci předem bez změřených 3D bodů, tedy pouze z korespondencí mezi snímky, je možná. takové rozšíření by výrazně rozšířilo možnosti aplikace této metody.

A camera calibration is a crucial task in almost any task involving 3D scene reconstruction. With the growth of autonomous industry, the amount of cameras rigidly mounted on a single vehicle or other autonomous robots grows also. All these cameras must be calibrated. This thesis proposes a method of a Rig calibration based on 2D to3D correspondences, which is capable of complete calibration of all the rigidly connected cameras at once.\par The state of the art of partial sub-problems and rig calibration itself is reviewed and improvements are proposed. The innovative concept of the Rig of rigs structure is examined and implemented with respect to a real calibration task. Multiple camera systems mounted on real vehicles are calibrated. The results of the calibration show that the proposed Rig calibration method can calibrate cameras. If the intrinsic calibration is provided then the reprojection errors may be found in subpixel area. The Rig calibration method is capable of full calibration, including the intrinsic calibration. The quality of a full calibration is dependant on the calibration data. The experiments show that the reprojection error of the full calibration do not excess 5 pixels even for the Trifocal camera system, which is hard to calibrate due to the narrow field of view of the cameras. The condition of having 2D to 3D correspondences restricts the use of the method. We believe that the extension to the calibration without measured 3D points based only on the image correspondences should be possible. Such extension would widen the field of possible applications greatly.