DE102018129814A1

DE102018129814A1 - Method for determining calibration parameters of a camera

Info

Publication number: DE102018129814A1
Application number: DE102018129814.5A
Authority: DE
Inventors: Raul Acuna; Volker Willert
Original assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Current assignee: Technische Universitaet Darmstadt
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2020-05-28
Also published as: WO2020109033A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Kalibrierungsparametern einer Kamera. In einem Darstellungsschritt (1) wird ein vorgegebenes Kalibriermuster durch matrixförmig angeordnete Kalibrierbildpunkte auf einer vorgegebenen und sich dreidimensional erstreckenden zusammenhängenden Oberfläche dargestellt, sodass Abmessungen von Kalibriermusterbereichen des vorgegebenen Kalibriermusters auf der vorgegebenen Oberfläche bekannt sind. Eine Helligkeit und ein Farbe jedes Kalibrierbildpunkts wird elektronisch vorgegeben. In einem auf den Darstellungschritt (1) folgenden Erfassungsschritt (2) wird eine Aufnahme des Kalibriermusters mit der Kamera erstellt. In einem sich anschließenden Bestimmungsvorgang werden die Kalibrierparameter auf Grundlage der Aufnahme bestimmt.The invention relates to a method for determining calibration parameters of a camera. In a display step (1), a predetermined calibration pattern is represented by calibration pixels arranged in matrix form on a predetermined and three-dimensionally extending coherent surface, so that dimensions of calibration pattern areas of the predetermined calibration pattern on the predetermined surface are known. The brightness and color of each calibration pixel is specified electronically. In a detection step (2) following the display step (1), a recording of the calibration pattern is made with the camera. In a subsequent determination process, the calibration parameters are determined on the basis of the recording.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Kalibrierungsparametern einer Kamera.The invention relates to a method for determining calibration parameters of a camera.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Kalibrierungsverfahren bekannt, mit denen sowohl extrinsische als auch intrinsische Kameraparameter bzw. Kalibrierungsparameter bestimmt werden können. Bei den intrinsischen Kameraparametern handelt es sich insbesondere um eine Brennweite der Kamera, um Koordinaten eines Bildmittelpunkts von Aufnahmen der Kamera, um Skalierungsfaktoren in beiden Achsenrichtungen der Bildebene, mit denen Bildkoordinaten in Pixeleinheiten der jeweils in der Kamera verwendeten CCD-Aufnahmeeinrichtung umgerechnet werden können sowie um einen Scherungsfaktor. Des Weiteren beinhalten die intrinsischen Kameraparameter die Verzeichnungsparameter des verwendeten Objektivs. Bei den extrinsischen Kameraparametern handelt es sich insbesondere um die Lage der Kamera relativ zu einem Kalibrierkörper oder dergleichen beschrieben durch eine Pose, die die relative Objektlage und die relative Objektorientierung zwischen Kamera und Kalibierkörper beschreibt.Various calibration methods are known from the prior art, with which both extrinsic and intrinsic camera parameters or calibration parameters can be determined. The intrinsic camera parameters are, in particular, a focal length of the camera, coordinates of an image center point of images of the camera, scaling factors in both axis directions of the image plane, with which image coordinates can be converted into pixel units of the CCD recording device used in the camera, and a shear factor. Furthermore, the intrinsic camera parameters contain the distortion parameters of the lens used. The extrinsic camera parameters are in particular the position of the camera relative to a calibration body or the like, described by a pose that describes the relative object position and the relative object orientation between the camera and the calibration body.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, diese Kameraparameter aus Aufnahmen der jeweiligen Kamera von vorgegebenen Szenen zu ermitteln. Zu diesem Zweck werden mathematische Kameramodelle verwendet und die in den Kameramodellen enthaltenen unbekannten Kameraparameter unter Verwendung der aufgenommenen Szenen mit bekannten Identifikationsverfahren berechnet. Bei diesen Verfahren nutzt man die Kenntnis über die Anordnung sowie die Abmessungen der Objekte der aufgenommenen Szene aus, um die Kameraparameter so anzupassen, dass die jeweilige Aufnahme möglichst gut die vorgegebene Szene abbildet.It is known from the prior art to determine these camera parameters from recordings of the respective camera of predetermined scenes. For this purpose, mathematical camera models are used and the unknown camera parameters contained in the camera models are calculated using known scenes using the recorded scenes. With these methods, knowledge of the arrangement and the dimensions of the objects of the recorded scene is used to adapt the camera parameters in such a way that the respective picture depicts the specified scene as well as possible.

Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren werden verschiedene Szenen eingesetzt, um die Kameraparameter zu ermitteln. Den verwendeten Szenen ist üblicherweise gemein, dass die verwendeten Objekte starke Kontraste aufweisen, um deutliche Übergänge in den ermittelten Aufnahmen erkennen und automatisiert bestimmen zu können. Zudem ist es zur Bestimmung sämtlicher intrinsischer Parameter erforderlich, dass entweder die verwendete Szene Tiefeninformationen beinhaltet oder dass bei Verwendung zweidimensionaler Szenen mehrere Aufnahmen der Szene aus verschiedenen Richtungen und in unterschiedlichen Abständen aufgenommen und für die Bestimmung der Kameraparameter verwendet werden. Diese Szenen werden im Folgenden auch als Kalibriermuster bezeichnet.In the method known from the prior art, different scenes are used to determine the camera parameters. The scenes used usually have in common that the objects used have strong contrasts in order to be able to recognize clear transitions in the recorded images and to be able to determine them automatically. In addition, in order to determine all intrinsic parameters, it is necessary that either the scene used contains depth information or that when two-dimensional scenes are used, multiple shots of the scene are taken from different directions and at different distances and used to determine the camera parameters. These scenes are also referred to below as calibration patterns.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Verwendung von 3D-Kalibrierkörpern als Kalibriermuster bekannt. Hierbei führt jedoch insbesondere die geringe Dichte der für die Bestimmung der Kameraparameter verwendbaren Referenzpunkte sowie die vorgegebene Anzahl und Verteilung der Referenzpunkte während des Kalibriervorgangs zu einer vergleichsweise ungenauen Bestimmung der Kameraparameter. Aus diesem Grund werden in dem Stand der Technik häufig 2D-Kalibriermuster wie beispielsweise Schachbrettmuster für den Kalibriervorgang verwendet, die aus mehreren Perspektiven mit der Kamera aufgenommen werden. Diese Verfahren ermöglichen zwar eine vergleichsweise exakte Bestimmung insbesondere der intrinsischen Kameraparameter, erfordern durch die Vielzahl von Aufnahmen jedoch einen erheblichen Kalibrieraufwand.The use of 3D calibration bodies as calibration patterns is known from the prior art, for example. However, the low density of the reference points that can be used to determine the camera parameters and the predetermined number and distribution of the reference points during the calibration process in particular lead to a comparatively inaccurate determination of the camera parameters. For this reason, 2D calibration patterns, such as checkerboard patterns, are frequently used in the prior art for the calibration process, which are recorded with the camera from several perspectives. Although these methods enable a comparatively exact determination, in particular of the intrinsic camera parameters, due to the large number of exposures, they require considerable calibration effort.

Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, 2D-Kalibriermuster auf Flachbildschirmen darzustellen, sodass auch unterschiedliche Kalibriermuster einfach zur Kalibrierung verwendet werden können. Hierdurch kann der Aufwand für die Ermittlung mehrerer Aufnahmen aus unterschiedlichen Perspektiven jedoch nicht reduziert werden.It is also known from the prior art to display 2D calibration patterns on flat screens, so that different calibration patterns can also be easily used for calibration. However, this does not reduce the effort involved in determining multiple recordings from different perspectives.

Der Vorteil der verwendeten zweidimensionalen Kalibriermuster liegt also insbesondere in der hohen Dichte an kontrastreichen Übergängen in dem verwendeten Kalibriermuster, die in den von dem Kalibriermuster erzeugten Aufnahmen durch automatisierte Verfahren zuverlässig ermittelt werden können, um die Zuordnung der bekannten Ausrichtungen und Abmessungen der verschiedenen Objekte des Kalibriermusters und der von diesen erzeugten Abbildungen für die Bestimmung der verschiedenen Kameraparameter nutzen zu können. Nachteilig hierbei ist das Erfordernis, mehrere Aufnahmen erzeugen zu müssen, um ausreichende Tiefeninformationen zu erhalten.The advantage of the two-dimensional calibration pattern used thus lies in particular in the high density of high-contrast transitions in the calibration pattern used, which can be reliably determined in the recordings generated by the calibration pattern by automated methods, and the assignment of the known orientations and dimensions of the various objects of the calibration pattern and to be able to use the images generated by them to determine the various camera parameters. The disadvantage here is the need to have to take several recordings in order to obtain sufficient depth information.

Um diesen Nachteil zu vermeiden ist es aus dem Stand der Technik auch bekannt, mehrere Flachbildschirme versetzt und relativ zueinander verschwenkt anzuordnen, um mit einer Aufnahme zusätzliche 3D-Informationen beziehungsweise Tiefeninformationen zu erhalten. Hierbei ist jedoch eine aufwändige Kalibrierung der Position der verschiedenen Bildschirme relativ zueinander erforderlich.In order to avoid this disadvantage, it is also known from the prior art to arrange a plurality of flat screens offset and pivoted relative to one another in order to obtain additional 3D information or depth information with one exposure. However, a complex calibration of the position of the different screens relative to one another is required.

Als Aufgabe der Erfindung wird es angesehen, die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren derart weiter zu entwickeln, dass mit möglichst geringem Aufwand, vollautomatisiert sämtliche Kameraparameter mit möglichst hoher Genauigkeit ermittelt werden können.It is considered an object of the invention to further develop the methods known from the prior art in such a way that all camera parameters can be determined fully automatically with the greatest possible accuracy with the least possible effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung von Kalibrierungsparametern einer Kamera gelöst, wobei in einem Darstellungsschritt ein vorgegebenes Kalibriermuster durch matrixförmig angeordnete Kalibrierbildpunkte auf einer vorgegebenen und sich dreidimensional erstreckenden Oberfläche dargestellt wird, sodass Abmessungen von Kalibriermusterbereichen des vorgegebenen Kalibriermusters auf der vorgegebenen Oberfläche bekannt sind, wobei eine Helligkeit und eine Farbe jedes Kalibrierbildpunkts elektronisch vorgegeben wird, wobei in einem auf den Darstellungsschritt folgenden Erfassungsschritt eine Aufnahme des Kalibriermusters mit der Kamera erstellt wird und wobei in einem sich anschließenden Bestimmungsvorgang die Kalibrierparameter auf Grundlage der Aufnahme bestimmt werden. Auf diese Weise können bekannte 2D-Kalibriermuster dreidimensional dargestellt werden, sodass der Kalibriervorgang bereits mit einer Aufnahme zuverlässig durchgeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhafterweise voll automatisch durchgeführt und kann beispielsweise in einer Kameraproduktionslinie eingesetzt werden, da eine manuelle Kalibrierung der relativen Ausrichtung der Kamera zu dem auf der Oberfläche dargestellten dreidimensionalen Kalibriermuster nicht erforderlich ist und die manuelle Positionierung des Kalibrierkörpers an unterschiedlichen Position entfällt.This object is achieved by a method for determining calibration parameters of a camera, in which Representation step a predetermined calibration pattern is represented by calibration pixels arranged in a matrix on a predetermined and three-dimensionally extending surface, so that dimensions of calibration pattern areas of the predetermined calibration pattern on the predetermined surface are known, with a brightness and a color of each calibration pixel being electronically predetermined, in one on the Representation step following acquisition step, a recording of the calibration pattern is created with the camera and the calibration parameters are determined on the basis of the recording in a subsequent determination process. In this way, known 2D calibration patterns can be represented three-dimensionally, so that the calibration process can already be carried out reliably with one exposure. The method according to the invention is advantageously carried out fully automatically and can be used, for example, in a camera production line, since manual calibration of the relative orientation of the camera to the three-dimensional calibration pattern shown on the surface is not necessary and manual positioning of the calibration body at different positions is not required.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zu Kalibrierung mehrerer zusammenhängender Kameras, sogenannter Multikamerasysteme wie sie zum Beispiel bei Kameradrohnen eingesetzt werden, verwendet werden. Hierbei ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass für jede Kamera des Multikamerasystems eine sich dreidimensional erstreckende Oberfläche bereitgestellt wird sodass das erfindungsgemäße Verfahren für sämtliche Kameras des Multikamerasystems gleichzeitig durchgeführt werden kann.The method according to the invention can also be used to calibrate several connected cameras, so-called multi-camera systems, such as those used for camera drones. It is advantageously provided here that a three-dimensionally extending surface is provided for each camera of the multi-camera system, so that the method according to the invention can be carried out simultaneously for all cameras of the multi-camera system.

Es ist auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, mehrere Kameras mit sich überlappenden Aufnahmebereichen bzw. Sichtfeldern über eine einzige sich dreidimensional erstreckende Oberfläche gemeinsam zu kalibrieren. Hierbei wird zusätzlich eine Relativpose der mehreren Kameras bestimmt.It is also possible and provided according to the invention to jointly calibrate a plurality of cameras with overlapping recording areas or fields of view over a single, three-dimensionally extending surface. Here, a relative pose of the several cameras is also determined.

Vorteilhafterweise werden für die Kalibrierung bekannte zweidimensionale Kalibriermuster verwendet. Zu diesem Zweck ist vorteilhafterweise vorgesehen, die zweidimensionalen Kalibriermuster auf Grundlage von der Geometrie der verwendeten Oberfläche abhängiger Transformationsvorschriften in dreidimensionale Kalibriermuster zu überführen. Es ist jedoch auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, die bekannten zweidimensionalen Kalibriermuster direkt auf der sich dreidimensional erstreckenden Oberfläche darzustellen und die hierbei erzeugten Verzerrungen der verschiedenen Kalibriermusterobjekte des jeweiligen Kalibriermusters bei der späteren Zuordnung von Bildpunkten der Aufnahme zu entsprechenden 3D-Koordinaten des Kalibriermusters zu berücksichtigen.Known two-dimensional calibration patterns are advantageously used for the calibration. For this purpose, it is advantageously provided to convert the two-dimensional calibration patterns into three-dimensional calibration patterns on the basis of transformation instructions which are dependent on the geometry of the surface used. However, it is also possible and provided according to the invention to display the known two-dimensional calibration patterns directly on the three-dimensionally extending surface and to take into account the distortions generated in this way of the various calibration pattern objects of the respective calibration pattern when later assigning image points of the recording to corresponding 3D coordinates of the calibration pattern.

Um diese Zusammenhänge besonders einfach berücksichtigen zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche in mindestens einer Richtung konkav gekrümmt ist. Bei konkav gekrümmten Oberflächen können besonders viele 3D-Informationen erzeugt werden, wobei gleichzeitig die Überführung der zweidimensionalen Kalibriermuster in ein 3D-Koordinatensystem des konkav gekrümmten dreidimensionalen Objekts beziehungsweise der verwendeten Oberfläche besonders einfach möglich ist.In order to be able to take these relationships into account in a particularly simple manner, the invention provides for the surface to be concavely curved in at least one direction. In the case of concavely curved surfaces, a particularly large amount of 3D information can be generated, and at the same time the two-dimensional calibration pattern can be converted into a 3D coordinate system of the concavely curved three-dimensional object or the surface used in a particularly simple manner.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche mit einem Krümmungsradius gekrümmt ist. Vorteilhafterweise ist die Oberfläche in ausschließlich einer Richtung konkav gekrümmt. Durch die Verwendung derartiger zylindermantelabschnittsförmiger Oberflächen ist eine besonders einfache Zuordnung der zweidimensionalen Kalibriermuster in 3D-Koordinaten möglich.It is advantageously provided according to the invention that the surface is curved with a radius of curvature. The surface is advantageously concavely curved in only one direction. The use of such surfaces in the form of sections of a cylinder jacket enables particularly simple assignment of the two-dimensional calibration patterns in 3D coordinates.

Um das Kalibriermuster möglichst vollständig in der Aufnahme abzubilden und die Aufnahme möglichst vollständig mit dem Kalibriermuster auszufüllen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kamera relativ zu der Oberfläche so ausgerichtet wird, dass eine optische Achse der Kamera durch einen Krümmungsmittelpunkt und einen Oberflächenmittelpunkt der Oberfläche verläuft.In order to reproduce the calibration pattern as completely as possible in the recording and to fill the recording as completely as possible with the calibration pattern, the invention provides that the camera is aligned relative to the surface in such a way that an optical axis of the camera runs through a center of curvature and a surface center of the surface.

Vorteilhafterweise ist die optische Achse senkrecht zu der Oberfläche ausgerichtet.The optical axis is advantageously aligned perpendicular to the surface.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann besonders einfach dadurch umgesetzt werden, dass es sich bei der Oberfläche um einen konkav gekrümmten Bildschirm handelt. Derartige Curved-Displays sind vergleichsweise kostengünstig und bieten trotz der vergleichsweise geringen Tiefe beziehungsweise des großen Krümmungsradius ausreichende Tiefeninformation für die Bestimmung der Kameraparameter.The method according to the invention can be implemented particularly simply in that the surface is a concavely curved screen. Curved displays of this type are comparatively inexpensive and, despite the comparatively small depth or the large radius of curvature, offer sufficient depth information for determining the camera parameters.

Es ist jedoch auch möglich und erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kalibrierbildpunkte durch einen Projektor erzeugt werden. Hierzu ist es erforderlich, die relative Anordnung des Projektors und der Oberfläche vor Beginn des beziehungsweise der mehreren Kalibrierungsprozesse einmalig zu kalibrieren, um die Verzerrung des verwendeten Kalibriermusters auf der Oberfläche bestimmen zu können.However, it is also possible and provided according to the invention that the calibration pixels are generated by a projector. For this it is necessary to calibrate the relative arrangement of the projector and the surface once before the start of the one or more calibration processes in order to be able to determine the distortion of the calibration pattern used on the surface.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Kamera relativ zu der Oberfläche so angeordnet wird, dass die Kamera das gesamte Kalibriermuster erfassen kann und die Aufnahme möglichst weitestgehend das Kalibriermuster darstellt. Auf diese Weise können insbesondere die Verzeichnungsparameter besonders exakt bestimmt werden.It is advantageously provided according to the invention that the camera is arranged relative to the surface in such a way that the camera can capture the entire calibration pattern and the recording represents the calibration pattern as far as possible. In this way, the distortion parameters in particular can be determined particularly precisely.

Um eine möglichst genaue Bestimmung der Kalibrierparameter zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem Darstellungs- und Erfassungsvorgang mehrere Darstellungs- und Erfassungsschritte jeweils aufeinanderfolgend durchgeführt werden, wobei in jedem Darstellungsschritt ein anderes Kalibriermuster dargestellt wird. Bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Bestimmung der Kalibrierparameter mehrere Aufnahmen verwendet. Diese Aufnahmen können jedoch vollautomatisiert und ohne Neuausrichtung der relativen Position der Kamera und der Oberfläche zueinander ausgeführt werden.In order to determine the calibration parameters as precisely as possible, it is provided according to the invention that in one display and acquisition process several display and acquisition steps are carried out in succession, a different calibration pattern being displayed in each display step. In this embodiment of the method, several recordings are used to determine the calibration parameters. However, these recordings can be carried out fully automatically and without realigning the relative position of the camera and the surface to one another.

Zur Bestimmung der Kalibrierungsparameter ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Bestimmungsvorgang ein Relativlagenberechnungsschritt durchgeführt wird, wobei eine relative Lage der Kamera zu der Oberfläche anhand der bekannten Abmessungen der Kalibriermusterbereiche auf der Oberfläche und der Aufnahme des Kalibriermusters bestimmt wird.To determine the calibration parameters, it is provided according to the invention that a relative position calculation step is carried out in the determination process, a relative position of the camera to the surface being determined on the basis of the known dimensions of the calibration pattern areas on the surface and the recording of the calibration pattern.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass in dem Bestimmungsvorgang ein Punktextraktionsschritt durchgeführt wird, wobei in dem Punktextraktionsschritt jeder Aufnahmebildpunkt mindestens einem Kalibrierbildpunkt zugeordnet wird. Aufgrund der bekannten und vorgegebenen Anordnung der verschiedenen Kalibriermusterbereiche beziehungsweise Kalibriermusterobjekte relativ zueinander, können die Koordinaten der Aufnahmebildpunkte entsprechenden Referenzkoordinaten des Kalibriermusters zugeordnet werden.It is advantageously provided according to the invention that a point extraction step is carried out in the determination process, each recording image point being assigned to at least one calibration image point in the point extraction step. On the basis of the known and predetermined arrangement of the different calibration pattern areas or calibration pattern objects relative to one another, the coordinates of the image points can be assigned to corresponding reference coordinates of the calibration pattern.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass nach dem Punktextraktionsschritt ein Bildgleichrichtungsschritt in dem Bestimmungsvorgang durchgeführt wird, wobei Verzeichnungsparameter des Objektivs der Kamera auf Grundlage der in dem Punktextraktionsschritt erfolgten Zuordnung sowie des vorgegebenen Kalibriermusters bestimmt werden und wobei die Verzeichnungsparameter Kalibrierparameter darstellen. Vorteilhafterweise wird zur Bildgleichrichtung ein Vektorfeld eingesetzt, dass für jeden Bildpunkt einen Verschiebungsvektor für die Verzeichnung angibt.According to the invention, it is advantageously provided that after the point extraction step, an image rectification step is carried out in the determination process, distortion parameters of the lens of the camera are determined on the basis of the assignment made in the point extraction step and the predetermined calibration pattern, and the distortion parameters represent calibration parameters. For image rectification, a vector field is advantageously used which specifies a displacement vector for the distortion for each pixel.

Vorteilhafterweise ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Verzeichnung in der Aufnahme und der Verwendung der Verzeichnungsparameter korrigiert wird und dass unter Verwendung der korrigierten Aufnahme eine Brennweite und ein optisches Zentrum der Kamera bestimmt werden, wobei diese Parameter weitere Kalibrierparameter bilden.It is advantageously provided according to the invention that a distortion in the recording and the use of the distortion parameters is corrected and that a focal length and an optical center of the camera are determined using the corrected recording, these parameters forming further calibration parameters.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens.

It shows:

1 a schematic representation of the sequence of the method according to the invention.

Bei dem in 1 schematisch dargestellten Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in einem Darstellungsschritt 1 zunächst ein vorgegebenes Kalibriermuster auf einem Curved-Display dargestellt. Anschließend wird in einem Erfassungsschritt 2 eine Aufnahme des Kalibriermusters erstellt. Ausgehend von dieser Aufnahme werden in einem Relativlagenberechnungsschritt 3 eines Bestimmungsvorgangs Lageparameter 4 bestimmt, die eine relative Lage zwischen der Oberfläche und eines in der Kamera verwendeten CCD-Chips charakterisieren. In dem Bestimmungsvorgang wird zudem ein Punktextraktionsschritt 5 durchgeführt, wobei in dem Punktextraktionsschritt 5 den Aufnahmebildpunkten entsprechende Kalibrierbildpunkte zugeordnet werden. Anschließend wird ein Bildgleichrichtungsschritt 6 durchgeführt wobei in dem Bildgleichrichtungsschritt 6 sowohl Verzeichnungsparameter der Kamera ermittelt als auch die Verzeichnung der Aufnahme durch die ermittelten Verzeichnungsparameter korrigiert werden. Die derart korrigierte Aufnahme 7 wird anschließend in einem weiteren Schritt 8 des Bestimmungsvorgangs dazu verwendet, die weiteren Kalibrierparameter zu bestimmen.At the in 1 The schematically illustrated flow diagram of the method according to the invention is shown in one display step 1 First, a predefined calibration pattern is shown on a curved display. Then in a registration step 2nd creates a recording of the calibration pattern. On the basis of this recording, the relative position calculation step 3rd a location parameter 4th determined that characterize a relative position between the surface and a CCD chip used in the camera. A point extraction step is also carried out in the determination process 5 performed, in the point extraction step 5 Corresponding calibration pixels are assigned to the recording pixels. Then an image rectification step 6 performed being in the image rectification step 6 distortion parameters of the camera are determined and the distortion of the image is corrected by the determined distortion parameters. The recording corrected in this way 7 is then in a further step 8th of the determination process used to determine the further calibration parameters.

Claims

Method for determining calibration parameters of a camera, wherein in a display step (1) a predetermined calibration pattern is represented by calibration pixels arranged in matrix form on a predetermined and three-dimensionally extending coherent surface, so that dimensions of calibration pattern areas of the predetermined calibration pattern on the predetermined surface are known, one Brightness and a color of each calibration image point are specified electronically, a recording of the calibration pattern being made with the camera in a detection step (2) following the display step (1) and the calibration parameters being determined on the basis of the recording in a subsequent determination process.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the surface is concavely curved in at least one direction.

Procedure according to Claim 2 , characterized in that the surface is curved with a radius of curvature.

Procedure according to Claim 3 , characterized in that the camera is aligned relative to the surface such that an optical axis of the camera runs through a center of curvature and a surface center of the surface.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the surface is a concave curved screen.

Procedure according to a Claims 1 to 4th , characterized in that the calibration pixels are generated by a projector.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the camera is arranged relative to the surface in such a way that the camera can capture the entire calibration pattern and the recording represents the calibration pattern as far as possible.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of display and detection steps are carried out successively in a display and detection process, a different calibration pattern being displayed in each display step (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a relative position calculation step (3) is carried out in the determination process, a relative position of the camera to the surface being determined on the basis of the known dimensions of the calibration pattern areas on the surface and the recording of the calibration pattern.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a point extraction step (5) is carried out in the determination process, each recording image point being assigned to at least one calibration image point in the point extraction step (5).

Procedure according to Claim 10 , characterized in that after the point extraction step (5), an image rectification step (6) is carried out in the determination process, distortion parameters of the camera are determined on the basis of the assignment made in the point extraction step (5) and the predetermined calibration pattern, and wherein the distortion parameters represent calibration parameters.

Procedure according to Claim 11 , characterized in that a distortion in the image is corrected using the distortion parameters and that a focal length and an optical center of the camera are determined using the corrected image, these parameters forming further calibration parameters.