DE10340023B3 - Self-calibration of camera system involves inserting matrices describing transformations into equation giving equation system linear in calibration parameters until it can be fully solved by computer - Google Patents

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Abstract

The method involves using a number of images of a scene taken from different positions and/or viewing directions and measurement data for the relative rotation of the at least one camera between the individual records, whereby the camera parameters are determined with a linear equation system. It involves determining a first linear transformation from corresponding points in images selected in pairs, determining a second linear transformation representing the rotation, inserting matrices describing the transformations into an equation giving an equation system that is linear in the calibration parameters, inserting further matrices from further image pairs until the equation system can be uniquely solved by computer.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Selbstkalibrierung eines Kamerasystems, insbesondere eines solchen dessen Bilddaten elektronisch gespeichert werden nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The The invention relates to a method for self-calibration of a camera system, especially one whose image data is stored electronically be after the preamble of the main claim.

Die Verwendung von Kameras für die metrische Rekonstruktion von aus verschiedenen Perspektiven aufgenommenen Szenen mit Hilfe von Rechnern hat in den letzten Jahren eine immer größere Verbreitung gefunden. Für solche Kamerasysteme sind allerdings die internen Parameter, beispielsweise die Brennweite, im Allgemeinen nicht a priori bekannt und während des Betriebs zudem teilweise variabel, z.B. beim Zoom. Ihre Kenntnis ist für eine metrische Rekonstruktion aber unabdingbar, so dass die Kamerasysteme vor oder während der Bildaufzeichnung zu kalibrieren sind.The Using cameras for the metric reconstruction of taken from different perspectives Scenes with the help of computers has always been in recent years wider distribution found. For however, such camera systems are the internal parameters, for example the focal length, generally not known a priori and during the In addition, operation partly variable, e.g. at the zoom. Your knowledge is for a metric reconstruction but indispensable, so the camera systems before or during to calibrate the image recording.

Die Bestimmung der Kameraparameter basiert üblicherweise auf einer von der Kamera aufgenommenen Bildsequenz eines Kalibriermusters aus verschiedenen Perspektiven. Eine Erweiterung ist die Kalibrierung anhand einer beliebigen starren Szene, zu der sich die Kamera während der Aufnahme relativ bewegt. Rotations- und Translationsfreiheitsgrade der Kamera bilden dabei die so genannten externen Kameraparameter, die oft ebenfalls nicht alle bekannt sind. Die automatische Berechnung der internen und externen Parameter aus der Bildsequenz wird als Selbstkalibrierung bezeichnet.The Determination of the camera parameters is usually based on one of the camera recorded image sequence of a calibration pattern different perspectives. An extension is the calibration based on any rigid scene that the camera encounters during the Recording relatively moved. Rotation and translational degrees of freedom The camera forms the so-called external camera parameters, the Often not all are known. The automatic calculation the internal and external parameters from the image sequence is called Self-calibration called.

Um auf möglichst einfache Weise robuste Werte für die berechneten Parameter zu erhalten, werden häufig Zwangsbedingungen (constraints) für die Kamerabewegung und/oder die Szene formuliert, die zusätzliche Informationen bereitstellen und/oder bestimmte Parameter von vornherein festlegen. Man unterscheidet bei den Verfahren zur Kamerakalibrierung zudem, ob die internen Kameraparameter unbekannte Fixgrößen sind oder zumindest teilweise fortgesetzt variieren.Around on as possible easy way to robust values for getting the calculated parameters are often constraints for the Camera movement and / or the scene formulates the extra Provide information and / or certain parameters from the outset establish. One differentiates with the procedures for the camera calibration Also, whether the internal camera parameters are unknown fixed sizes or at least partially continued to vary.

Zu den gängigsten Zwangsbedingungen für die Kamera selbst zählt, dass sie nur um ihr optisches Zentrum rotieren darf. In diesem Fall kann keine Tiefeninformation für die Szene aus der Bildsequenz extrahiert werden. Diese Kamerabewegung findet sich aber bei vielen Anwendungen, beispielsweise Videokonferenzsystemen. Typischerweise werden bei dieser Kamerabewegung Panoramen erzeugt (de Agapito, L.; Hartley, R.I; Hayman, E.: Linear Self-Calibration of a rotating and zooming Camera, IEEE Computer Society conference on Computer Visison and Pattern recognition, 1999, Volume 1, 23–25 Juni 1999, Seiten 15–21).To the most common Constraints for the camera itself counts, that she is only allowed to rotate around her optical center. In this case can not provide depth information for the scene will be extracted from the image sequence. This camera movement but is found in many applications, such as video conferencing systems. Typically, panoramas are created during this camera movement (de Agapito, L .; Hartley, R.I; Hayman, E .: Linear Self-Calibration of a rotating and zooming camera, IEEE Computer Society conference on Computer Visison and pattern recognition, 1999, Volume 1, June 23-25 1999, pages 15-21).

Eine andere Beschränkung zur vereinfachten Kalibrierung besteht in der Anwesenheit eines bekannten Referenzobjekts, z. B. eines Maßstabs mit bekannter Lage, in allen Bildern einer Kalibrierungssequenz. Dies stellt jedoch eine Anforderung an die Szene dar, die sich zumindest dann nicht immer erfüllen lässt, wenn eine automatische Selbstkalibrierung zu unbekannten, zukünftigen Zeitpunkten geplant oder sogar unvermeidlich ist, beispielsweise bei der Rekonstruktion von historischen Stätten.A other restriction for simplified calibration is in the presence of a known reference object, z. B. a scale with a known position, in all images of a calibration sequence. This does however a requirement on the scene, at least not always meet leaves, if an automatic self-calibration to unknown, future Timing is planned or even unavoidable, for example in the reconstruction of historical sites.

Nur wenige Arbeiten befassen sich mit der Selbstkalibrierung frei bewegter Kameras, bei denen keine Bedingungen an die Szene gestellt werden, außer dass es sich um eine starre Szene handelt, und die Variation der internen Parameter möglich ist (z.B. M. Pollefeys, R. Koch, L. Van Gool: Self calibration and metric reconstruction in spite of varying and unknown internal camera parameters, In Proc. ICCV, p. 90–96, 1998). Diese Methoden sind technisch nachteilig, weil sie dazu neigen, aus leicht gestörten Bilddaten bereits stark gestörte Kalibrierungen zu berechnen bzw. keine sinnvollen Ergebnisse mehr zu liefern. Weiterhin gibt es in diesen Ansätzen kritische Kamerabewegungen, bei denen keine vollständige Kamerakalibrierung berechnet werden kann ohne dass das Auftreten dieser kritischen Situation erkannt wird, beispielsweise eine reine Verschiebung der Kamera.Just few works deal with the self-calibration of freely moving Cameras that do not provide conditions to the scene except that it is a rigid scene, and the variation of the internal parameters possible (e.g., M. Pollefeys, R. Koch, L. Van Gool: Self Calibration and metric reconstruction in the process of varying and unknown internal camera parameters, In Proc. ICCV, p. 90-96, 1998). These methods are technically disadvantageous because they tend to be slightly disturbed image data already severely disturbed Calibrations to calculate or no more meaningful results to deliver. Furthermore, there are critical camera movements in these approaches, where not complete Camera calibration can be calculated without the occurrence This critical situation is recognized, for example, a pure Shifting the camera.

Ein Vorschlag zur Kamerakalibrierung für grundsätzlich beliebige Kamerabewegungen und feste Kameraparameter ist aus der GB 2 261 566 A bekannt, wobei die Kamera auch notwendig verschoben und rotiert werden muss. Dieses Verfahren nutzt Kruppas Gleichungen zur iterativen Berechnung der Kameraparameter und stellt keine Anforderungen an die starre Szene. Allerdings ist der Algorithmus aufwendig und die gewonnenen Parameter eignen sich in vielen Fällen nicht oder nur bedingt zur Szenenrekonstruktion.A suggestion for camera calibration for basically any camera movements and fixed camera parameters is from the GB 2 261 566 A known, the camera also needs to be moved and rotated necessarily. This method uses Kruppa's equations for iterative calculation of the camera parameters and does not impose any requirements on the fixed scene. However, the algorithm is complex and the obtained parameters are in many cases not or only partially suitable for scene reconstruction.

Es ist ferner bekannt, eine Kamera mit einem fest montierten Beschleunigungs-Gyro-Sensor auszustatten, um neben Bildern auch gleichzeitig die Rotation der Kamera aufzuzeichnen (z.B. Suya You, Ulrich Neumann, and Ronald Azuma: Orientation Tracking for Outdoor Augmented Reality Registration. IEEE Computer Graphics and Applications 19, 6 (Nov/Dec 1999), 36–42). Diese Daten werden bei der numerischen Rekonstruktion der abgebildeten Szene, aber nicht zur Kamerakalibrierung, benutzt, weil bislang kein geeignet formuliertes Verfahren hierfür bekannt ist.It is also known to equip a camera with a permanently mounted acceleration gyro-sensor in order to simultaneously record not only images but also the rotation of the camera (eg Suya You, Ulrich Neumann, and Ronald Azuma: Orientation Tracking for Outdoor Augmented Reality Registration, IEEE Computer Graphics and Applications 19, 6 (Nov / Dec 1999), 36-42). These data are used in the numerical Re construction of the scene shown, but not for camera calibration, used because so far no suitably formulated method for this is known.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Selbstkalibrierung einer Kamera anzugeben. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen an.It is therefore an object of the invention, a method for self-calibration to specify a camera. The problem is solved by a method with the features of claim 1. The dependent claims give advantageous embodiments at.

Insbesondere ist es vorteilhaft mit fest montiertem Rotationssensor zu arbeiten, wobei die Sensor-Messdaten direkt in die Bestimmung der internen Kameraparameter einfließen, die selbst frei variieren dürfen.Especially it is advantageous to work with fixed rotation sensor, where the sensor measurement data directly into the determination of the internal Incorporate camera parameters, who are free to vary themselves.

Dabei wird vorausgesetzt, daß wenigstens eine Kamera und eine Mehrzahl von Bildern einer Szene, die aus verschiedenen Positionen und/oder Blickrichtungen des Kamerasystems aufgenommen wurden, sowie Messdaten der relativen Verdrehung wenigstens einer Kamera zwischen den einzelnen Aufnahmen vorhanden sind. Aus korrespondierenden Punkten in paarweise gewählten Bildern kann nun eine erste Matrix bestimmt werden, aus der relativen Verdrehung der wenigstens einen Kamera zwischen denselben gewählten Bildern kann dann eine zweite Matrix als Repräsentation der Verdrehung bestimmt werden, beide Matrizen können dann in eine Gleichung eingesetzt werden, die ein in den Kalibrierparametern lineares Gleichungssystem angibt, und weitere Matrizen sollten genauso aus weiteren Bildpaaren so lange bestimmt und eingesetzt werden, bis das lineare Gleichungssystem eindeutig lösbar ist und durch rechnerisches Lösen des Gleichungssystems alle Parameter des Kamerasystems bestimmt werden können.there it is assumed that at least a camera and a plurality of images of a scene consisting of different Positions and / or directions of the camera system recorded and measured data of the relative rotation of at least one Camera between each shot are present. From corresponding Points in pairs Images can now be a first matrix determined from the relative Rotation of the at least one camera between the same selected images can then a second matrix as representation The twist can be determined, then both matrices can be in an equation be used, which is a linear in the calibration parameters system of equations indicates, and more matrices should also from other image pairs determined and used until the system of linear equations clearly solvable is and by computational solving of the system of equations determines all parameters of the camera system can be.

Das Kamerasystem kann aus mehr als einer Kamera bestehen, wobei die festen Positionen und Orientierungen zueinander bekannt sind oder aus einer oder mehreren frei beweglichen und frei drehbaren Kameras bestehen. Vorteilhafterweise wird wenigstens eine der Kameras mit einem Rotationssensor zur Erfassung der relativen Verdrehung der Kamera zwischen zwei zeitlich getrennten Aufnahmen verbunden.The Camera system can consist of more than one camera, with the fixed positions and orientations to each other are known or from one or more freely movable and freely rotatable cameras consist. Advantageously, at least one of the cameras with a rotation sensor for detecting the relative rotation of the Camera connected between two separate shots.

Durch Aufstellen einer statistischen Fehlerfunktion mit den Messdaten zur Kameraverdrehung, der aufgenommenen Bilder, der berechneten Kameraparameter und der Vorbedingungen und Optimieren dieser kann die Orientierungsmessung stabilisiert werden zur Fehlerkompensation des Orientierungsmesssystems.By Set up a statistical error function with the measurement data to the camera rotation, the pictures taken, the calculated Camera parameters and the preconditions and optimizing this can the orientation measurement are stabilized for error compensation of the orientation measuring system.

Die Erfindung wird anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigt:The The invention will be explained with reference to figures. Showing:

1 eine Skizze zur Erklärung der Kamerabewegungen; 1 a sketch to explain the camera movements;

2 ein Schema des mathematischen Lochkameramodells; 2 a scheme of the mathematical hole camera model;

3 eine erste Skizze zur Erläuterung der epipolaren Geometrie; 3 a first sketch to explain the epipolar geometry;

4 eine zweite Skizze zur Erläuterung der epipolaren Geometrie; 4 a second sketch to explain the epipolar geometry;

5 eine Skizze zur Erläuterung der Homographie bei rotierenden Kameras, 5 a sketch to explain the homography of rotating cameras,

6 und b die Ergebnisse der Brennweitenkalibrierungen mit fester Brennweite (6a) und zoomender Kamera (6b) 6 and b the results of fixed focal length focal length calibrations ( 6a ) and zooming camera ( 6b )

7a zeigt die mittlere Brennweite, die durch die Selbstkalibrierung der verrauschten Bilder errechnet wird, in Abhängigkeit vom Verrauschungsgrad in Pixeln und Drehwinkel, 7a shows the average focal length, which is calculated by the self-calibration of the noisy images, depending on the degree of noise in pixels and rotation angle,

7b zeigt die zu 7a) gehörige Varianz der Brennweite 7b shows that too 7a ) associated variance of the focal length

7c zeigt das mittlere Pixelseitenverhältnis. 7c shows the mean pixel aspect ratio.

7d zeigt die zu 7c) gehörige Varianz des Pixelseitenverhältnisses. 7d shows that too 7c ) associated variance of the pixel aspect ratio.

8a8d die berechneten Ergebnisse analog zu 7. 8a - 8d the calculated results are analogous to 7 ,

9a und b den Vergleich mit und ohne statistischer Kalibrierung 9a and b the comparison with and without statistical calibration

10a und b die Varianz von f mit a) linearer Kalibrierung und b) statistischer Kalibrierung. 10a and b the variance of f with a) linear calibration and b) statistical calibration.

Zunächst wird das im Folgenden verwendete Kameramodell erläutert. Das einfachste Modell hierfür ist das einer Lochkamera. Im 3D-Weltkoordinatensystem bestimmt sich die Kameralage aus der Position des Kamerazentrums C und der Verdrehung R der optischen Kameraachse gegen die Koordinatenachsen, wie in 1 dargestellt. Im Fall frei beweglicher Kameras können sich beide mit der Zeit τ beliebig ändern. C ist ein dreidimensionaler Spaltenvektor im Weltkoordinatensystem, R ist eine orthogonale 3 × 3-Matrix, die die Koordinatenachsen (optische Achse, Achsen der Bildebene) des gedrehten Kamerakoordinatensystems im Weltkoordinatensystem enthält, mithin also eine Rotationsmatrix mit Determinante Eins.First, the following camera model will be explained. The simplest model for this is a pinhole camera. In the 3D world coordinate system, the camera position is determined from the position of the camera center C and the rotation R of the optical camera axis against the coordinate axes, as in FIG 1 shown. In the case of freely moving cameras both can change with time τ. C is a three-dimensional column vector in the world coordinate system, R is a 3 × 3 orthogonal matrix containing the coordinate axes (optical axis, axes of the image plane) of the rotated camera coordinate system in the world coordinate system, hence a determinant one rotation matrix.

Bei der Lochkamera wird das Kamerazentrum mit dem – im Modell idealen – Brennpunkt identifiziert, der wahlweise vor oder hinter der Bildebene liegen kann. Es ist heute üblich, von einer Bildebene vor dem Brennpunkt auszugehen, wie dies in 2 zu sehen ist. Im kamerafesten Koordinatensystem befindet sich der Brennpunkt im Ursprung, die optische Achse fällt mit der z-Achse zusammen und die Bildebene befindet sich bei z = f, wobei f die Brennweite bezeichnet. Man denkt sich die Bildebene nun belegt mit lichtempfindlichen, rechteckigen Pixeln der Kantenlängen dx und dy. Da man praktisch die Bildauswertung in Pixelkoordinaten durchführt, kann der Ursprung des Pixelkoordinatensystems anders liegen als der Durchstoßpunkt der optischen Achse durch die Bildebene, der sich bei c (Vektoren in Pixelkoordinaten sind durch kleine Buchstaben gekennzeichnet) befinden soll. Dieser wird als Hauptpunkt der Kamera bezeichnet.In the case of the pinhole camera, the camera center is identified with the focal point, which is ideal in the model, which can optionally be in front of or behind the image plane. It is common today to start from an image plane in front of the focal point, as in 2 you can see. In the camera-fixed coordinate system, the focal point is at the origin, the optical axis coincides with the z-axis, and the image plane is at z = f, where f denotes the focal length. Imagine the image plane now occupied with photosensitive, rectangular pixels of the edge lengths dx and dy. Since one practically performs the image evaluation in pixel coordinates, the origin of the pixel coordinate system may be different than the penetration point of the optical axis through the image plane, which should be located at c (vectors in pixel coordinates are indicated by small letters). This is called the main point of the camera.

Ein dreidimensionaler Szenenpunkt M in Weltkoordinaten wird nun über eine lineare Abbildung auf einen Bildpunkt m in kamerafeste Pixelkoordinaten abgebildet. Dabei ist es für eine einfache Darstellung der Abbildung zweckmäßig, den Punkten je eine weitere Koordinate (Eins) hinzuzufügen, etwa als M = (X, Y, Z, 1)T und m = (x, y, 1)T. Man kann dann schreiben m = PM (1)mit einer 3 × 4-Matrix P, die als Kamera-Projektionsmatrix bezeichnet wird. Sie ist für jede Kameraposition und -orientierung, d.h. zu festem Zeitpunkt τ, gegeben durch P = K[RT| – RTC] (2)mit R und C aus 1 und K als a priori unbekannter Matrix, welche die internen Kameraparameter enthält. Die reellwertige 3 × 3-Matrix K heißt Kamerakalibriermatrix. Sie hat

Figure 00060001
A three-dimensional scene point M in world coordinates is now imaged via a linear image onto a pixel m in camera-fixed pixel coordinates. In this case, for a simple representation of the mapping, it is expedient to add a further coordinate (one) to the points, for example as M = (X, Y, Z, 1) T and m = (x, y, 1) T. You can then write m = PM (1) with a 3 × 4 matrix P, called a camera projection matrix. It is given for each camera position and orientation, ie at fixed time τ, by P = K [R T | - R T C] (2) with R and C off 1 and K as a priori unknown matrix containing the internal camera parameters. The real-valued 3 × 3 matrix K is called the camera calibration matrix. she has
Figure 00060001

Die Kalibriermatrix repräsentiert die Eigenschaften des Aufnahmesensors bzw. -systems d.h. meist eines CCD-Chips. Sie enthält die fünf internen Kameraparameter:
f ist die Brennweite der Kamera in Pixeln. Ist dx die Breite eines Pixels in mm, dann ergibt fdx die Brennweite der Kamera in mm.
a ist das Seitenverhältnis der Pixel. Es wird definiert als a = dy/dx, wobei dx und dy die Ausdehnung der Pixel in x- und y-Richtung sind.
s beschreibt die Pixelscherung. Diese ist abhängig vom Winkel zwischen den Zeilen und Spalten des Aufnahmesensors.
c = (cx, cy) beschreibt mit zwei Parametern den Hauptpunkt der Kamera.
The calibration matrix represents the properties of the recording sensor or system, ie usually a CCD chip. It contains the five internal camera parameters:
f is the focal length of the camera in pixels. If dx is the width of a pixel in mm, fdx will give the focal length of the camera in mm.
a is the aspect ratio of the pixels. It is defined as a = dy / dx, where dx and dy are the dimensions of the pixels in the x and y directions.
s describes the pixel shear. This depends on the angle between the lines and columns of the recording sensor.
c = (c x , c y ) describes the main point of the camera with two parameters.

Die Bestimmung der Parameter in K ist die Aufgabe der Selbstkalibrierung. Es kann bei modernen Kameras oft von s = 0 in guter Näherung ausgegangen werden.The Determining the parameters in K is the task of self-calibration. With modern cameras it is often assumed that s = 0 in a good approximation become.

Die durch die Projektionsmatrix P beschriebene Abbildung ist nicht eindeutig umkehrbar. Vielmehr werden durch die Zentralprojektion der Kamera alle Objektpunkte einer Fluchtlinie auf denselben Bildpunkt abgebildet. Aus einem einzigen Bild lassen sich deshalb keine Entfernungen zu den Objektpunkten bestimmen. Hierfür sind wenigstens zwei Bilder aus verschiedenen Perspektiven (Orte bzw. Zeitpunkte τ1, τ2) desselben Objekts zur Triangulation nötig.The The mapping described by the projection matrix P is not unique reversible. Rather, the central projection of the camera all object points of a line of flight are mapped to the same pixel. Therefore, no distances can be obtained from a single image determine the object points. There are at least two pictures for this from different perspectives (places or times τ1, τ2) of the same object needed for triangulation.

3 zeigt schematisch dieselbe Kamera zu Zeitpunkten τ1 und τ2 mit zueinander verschobenen und verdrehten Bildebenen. Dies ist äquivalent zum Szenario der Aufnahme mit zwei verschieden Kameras and den Orten τ1 und τ2, deshalb wird im Folgenden nur die Aufnahme zu verschieden Zeitpunkten diskutiert. Sind alle Kameraparameter gegeben, kann die Position eines Objektpunktes M aus seinen Bildpunkten m1 und m2 in den Bildebenen berechnet werden. Bei unbekannten Parametern sucht man zur Kalibrierung zunächst nach Punktkorrespondenzen. Bei gegebenem Bildpunkt ml weiß man aber vom Objektpunkt M nur, dass er sich auf der Linie L befindet. Als korrespondierender Bildpunkt m2 kommt somit jeder Punkt auf der Linie λ2 in Betracht. Zunächst einmal gibt es bei zueinander bewegten Kameras Punkt-Linienkorrespondenzen, wie 4 verdeutlicht. Jeder Objektpunkt M liegt in einer Ebene der dargestellten Ebenenschar, die wiederum durch beide Kamerazentren verlaufen muss. Die Ebenenschar wird in jeder Bildebene in je eine Linienschar abgebildet, von denen sich je ein Punkt auf λ1 und λ2 einander eindeutig zuordnen lassen. Besitzt M ein Bild in λ1, dann auch in λ2. Die Linienscharen schneiden sich in jedem Bild in genau einem Punkt (e1 oder e2), nämlich dem Abbild des jeweils anderen Kamerazentrums, der als Epipol bezeichnet wird. 3 shows schematically the same camera at times τ1 and τ2 with mutually shifted and rotated image planes. This is equivalent to the scenario of recording with two different cameras at the locations τ1 and τ2, so in the following only the recording at different times will be discussed. Given all the camera parameters, the position of an object point M can be calculated from its pixels m1 and m2 in the image planes. For unknown parameters, the calibration is first searched for point correspondences. For a given pixel ml, however, one only knows from the object point M that it is on the line L. As a corresponding pixel m2 is thus any point on the line λ2 into consideration. First of all there are point-line correspondences, such as 4 clarified. Each object point M lies in a plane of the illustrated set of planes, which in turn must pass through both camera centers. The layer group is represented in each image plane in each case a group of lines, of which each one point on λ1 and λ2 can be unambiguously assigned to one another. If M has an image in λ1, then also in λ2. The lines of lines intersect in each image in exactly one point (e1 or e2), namely the image of the other camera center, which is called Epipol.

Unter Verwendung der eingangs eingeführten dreidimensionalen Darstellung der zweidimensionalen Bildpunkte m1 = (m1x, m1y, 1)T, e1 =(e1x, e1y, 1)T, m2 = (m2x, m2y, 1)T, e2 = (e2x, e2y, 1)T kann man Vektorprodukte n1 = e1 × m1 und n2 = e2 × m2 bilden, und diese sind Normalenvektoren zur selben Ebene, mithin also identisch bis auf einen Faktor. Allerdings werden n1 und n2 noch in verschiedenen, zueinander verdrehten Koordinatensystemen dargestellt. Gleichwohl ist dadurch plausibel (und in der Fachliteratur wird dies auch bewiesen), dass es möglich ist, eine 3 × 3-Matrix aufzustellen, die für beliebige, korrespondierende Punkte in beiden Bildern die Bedingung m1TFm2 = 0 (4) erfüllt. Diese so genannte Fundamentalmatrix F enthält sowohl Informationen über die Verdrehung der Kameras zueinander bzw. die Verdrehung einer Kamera mit der Zeit als auch über die Verschiebung der Kameras bzw. die Translation einer Kamera in Form einer Vektorproduktbildung mit einem Epipol. Die Fundamentalmatrix ist berechenbar aus Punktkorrespondenzen, die mit gängiger Tracking-Software bestimmt werden können. Man kann wegen (4) o.B.d.A. eine ihrer Komponenten zu Eins setzen. Da insbesondere Fe2 = 0 gelten muss, besitzt die durch F repräsentierte Abbildung einen von Null verschiedenen Kern, d.h. F hat den Rang 2 und somit Determinante 0. Folglich sind nur sieben unabhängige Komponenten zu berechnen, wofür man sieben unabhängige Punktkorrespondenzen benötigt. Für weitere Erläuterungen zur Struktur und zu den Eigenschaften der Fundamentalmatrix sei erneut auf Fachliteratur verwiesen.Using the initially introduced three-dimensional representation of the two-dimensional image points m1 = (m1 x, m1 y, 1) T, e1 = (e1 x, e1 y, 1) T, m2 = (m2 x, m2 y, 1) T, e2 = (e2 x , e2 y , 1) T can be used to form vector products n1 = e1 × m1 and n2 = e2 × m2, and these are normal vectors to the same plane, hence identical except for one factor. However, n1 and n2 are still represented in different, mutually twisted coordinate systems. Nonetheless, it is plausible (and this is also proven in the literature) that it is possible to set up a 3 × 3 matrix that satisfies the condition for any corresponding points in both images m1 T Fm2 = 0 (4) Fulfills. This so-called fundamental matrix F contains both information about the rotation of the cameras relative to one another or the rotation of a camera over time and about the displacement of the cameras or the translation of a camera in the form of vector product formation with an epipole. The fundamental matrix is calculable from point correspondences that can be determined with common tracking software. Because of (4) oBdA one can set one of its components to one. In particular, since Fe2 = 0, the map represented by F has a nonzero kernel, ie F has rank 2 and thus determinant 0. Thus, only seven independent components need to be calculated, requiring seven independent point correspondences. For more information on the structure and properties of the fundamental matrix, please refer to technical literature.

Die erfolgte Bestimmung von F aus Punktkorrespondenzen liefert noch nicht die gewünschten Kameraparameter. Vielmehr ist der Fachmann nun bestrebt, aus der Kenntnis von F auf die Projektionsmatrix P aus Gleichung (2) zu schließen. Diese Herangehensweise ist grundsätzlich nachteilig, weil in diesem Fall die Projektionsmatrix nicht eindeutig bestimmt werden kann. Ohne Kenntnis der Szene erhält man lediglich eine mit einer invertierbaren 4 × 4-Matrix transformierte Projektionsmatrix, wie allgemein in der Fachliteratur bewiesen wird.The the determination of F from point correspondences still delivers not the desired ones Camera parameters. Rather, the expert is now anxious from the Knowledge of F on the projection matrix P from equation (2) shut down. This approach is fundamentally disadvantageous because in In this case, the projection matrix can not be uniquely determined can. Without knowledge of the scene one gets only one with one invertible 4 × 4 matrix transformed projection matrix, as generally in the specialist literature is proved.

Wenn aber zusätzliche Rotationsinformationen zur Verfügung stehen, lässt sich ein völlig anderer Weg verfolgen, der den Kern des erfindungsgemäßen Verfahrens ausmacht. Man kann nämlich zeigen, dass sich ein Gleichungssystem aufstellen lässt, das linear in den gesuchten Kameraparametern ist, die bis auf einen Skalierungsfaktor die einzigen Unbekannten darstellen. Zieht man also Punktkorrespondenzen ggf. aus mehreren Bildern heran, d.h. stellt man mehrere Fj,i aus den Forderungen miT Fj,i mj = 0 für Bildpaare i und j auf, so lassen sich die Parameter schnell gewinnen, und die obigen Nachteile des Zugangs über die Projektionsmatrizen treten nicht auf.However, if additional rotation information is available, a completely different way can be pursued, which constitutes the core of the method according to the invention. It can be shown that a system of equations can be set up which is linear in the sought-after camera parameters, which are the only unknowns except for a scaling factor. If one then draws point correspondences from several images, if one sets several F j, i from the requirements mi T Fj, i mj = 0 for image pairs i and j, then the parameters can be obtained quickly, and the above disadvantages of access via the projection matrices do not occur.

Das zu lösende Gleichungssystem lautet:

Figure 00080001
mit Rj,i als Rotationsmatrix, die die Kameraorientierung des Bildes j in die des Bildes i überführt, also insbesondere Rj,i = RiRj T oder auch Rj,i = R(τi)RT(τj). Mit ρj,i wird der unbekannte Skalierungsfaktor bezeichnet, der beim Aufstellen der Fundamentalmatrizen nicht bestimmt werden kann. Die erste Matrix auf der rechten Seite von (5) beschreibt die Bildung des Vektorprodukts mit dem Epipol in Bild i, also dem Zielbild der Abbildung analog zur Definition von Rj,i.The system of equations to solve is:
Figure 00080001
with R j, i as a rotation matrix which converts the camera orientation of the image j into that of the image i, that is to say in particular R j, i = R i R j T or also R j, i = R (τ i) R T (τ j). Ρ j, i denotes the unknown scaling factor that can not be determined when setting up the fundamental matrices. The first matrix on the right side of (5) describes the formation of the vector product with the epipole in image i, ie analogous to the target image of the image for the definition of R j, i .

Unter bestimmten Voraussetzungen ergeben sich Lösungen von Gleichung (5) in vorteilhafter Weise:
Sind die Hauptpunkte (ci,x, ci,y) und (cj,x, cj,y) bekannt, lassen sich die Brennweiten fi und fj, die Pixelseitenverhältnisse ai und aj und die Pixelscherungen si und sj eindeutig aus zwei Bildpaaren bestimmen.
Under certain conditions, solutions of equation (5) result in an advantageous manner:
If the main points (c i, x , c i, y ) and (c j, x , c j, y ) are known, the focal lengths f i and f j , the pixel aspect ratios a i and a j and the pixel shifts s i and determine s j uniquely from two pairs of images.

Sind Hauptpunkte und Pixelscherungen gegeben, können Pixelseitenverhältnisse und Brennweiten aus einer einzigen Fundamentalmatrix und den Rotationsinformationen berechnet werden.are Given major points and pixel shearing, pixel aspect ratios can and focal lengths of a single fundamental matrix and rotation information be calculated.

Ein Sonderfall ist der einer rotierenden Kamera mit festem Zentrum, d.h. ohne Translation zwischen den Kamerazentren. Für Bilder, die bei einer reinen Drehung der Kamera entstehen, ist kein Epipol definiert, so dass Gleichung (5) nicht anwendbar ist.One Special case is that of a rotating camera with a fixed center, i.e. without translation between the camera centers. For pictures, The result of a pure rotation of the camera is not an epipole defined so that equation (5) is not applicable.

Für rotierende Kameras lassen sich die Bildpunkte mi und mj eines Objektpunktes M in den zueinander gedrehten Bildern i und j eindeutig aufeinander abbilden, wie 5 verdeutlicht. Die zugehörige Abbildung wird als Homographie bezeichnet: mi = H j,i mj. (6) For rotating cameras, the pixels mi and mj of an object point M in the rotated images i and j can be clearly mapped to each other, such as 5 clarified. The associated figure is called homography: mi = H j, i mj. (6)

Dabei ist H j,i eine 3 × 3-Matrix und die Vektoren m sind wie zuvor die dreidimensionalen Entsprechungen zu den Bildpunkten m in Pixelkoordinaten. H j,i kann aus vier unabhängigen Punktkorrespondenzen bis auf einen Skalierungsfaktor bestimmt werden. Es gilt allgemein H j,i = KiRj,i Kj –1 (7)mit denselben Matrizen Ki und Rj,i aus Gleichung (5), und durch Multiplikation von (7) mit Kj von rechts erhält man sofort

Figure 00100001
wobei der Faktor ρj,i als Unbekannte eingeführt wird, wenn man die aus Punktkorrespondenzen ermittelten Homographien in (8) einsetzt. Im Übrigen ist (8) wieder linear in den Kameraparametern, und die Analogie zu (5) ist offensichtlich.H j, i is a 3 × 3 matrix and the vectors m are, as before, the three-dimensional correspondences to the pixels m in pixel coordinates. H j, i can be determined from four independent point correspondences up to a scaling factor. It applies generally H j, i = K i R j, i K j -1 (7) with the same matrices K i and R j, i from equation (5), and by multiplying (7) by K j from the right one obtains immediately
Figure 00100001
where the factor ρ j, i is introduced as an unknown, if one uses the homographies determined from point correspondences in (8). Incidentally, (8) is again linear in the camera parameters, and the analogy to (5) is obvious.

Um in allen Fällen der Kamerabewegung eine vollständige Kalibrierung und eine gleichzeitige Fehlerkorrektur für die Sensordaten zu erreichen wird eine statistische Kalibrierung an die obigen Kalibrierverfahren angeschlossen. Das Ziel ist es, die wahrscheinlichsten Kameraparameter zu schätzen unter Maßgabe der aufgetretenen Messung (Bilder, Rotationsmessungen) und formulierten bekannten Vorbedingungen. Dazu wird ein Fehler minimiert der nur durch das Vorwissen, die Bilder und die Rotationsdaten bestimmt wird. Der Fehler setzt sich zusammen aus einem Term zur Bewertung der Kameraparameter bzgl. der Bilder (Maximum Likelihood), einem Term zur Bewertung der Rotationsdaten und mehreren Termen zur Bewertung des Einhaltens der Vorbedingungen. Die Bewertung der Kameraparameter anhand der Bilddaten erfolgt mit Hilfe der Formeln (6) und (4).Around in all cases the camera movement a full Calibration and a simultaneous error correction for the sensor data To achieve this, a statistical calibration is connected to the above calibration procedures. The goal is to estimate the most likely camera parameters below proviso the measured measurement (images, rotational measurements) and formulated known preconditions. For this a mistake is minimized only determined by the prior knowledge, the images and the rotation data becomes. The error consists of a term for evaluation the camera parameter with regard to the pictures (maximum likelihood), a Term for evaluation of rotation data and multiple terms for evaluation compliance with the preconditions. The rating of the camera parameters Based on the image data is carried out using the formulas (6) and (4).

Der Term zur Bewertung der verbesserten Rotation verwendet das Fehlermodell des Rotationsmesssystems, um zu entscheiden, wie wahrscheinlich die aktuell geschätzte Rotation ist bei der aufgetreten Messung. Die weiteren Terme zur Formulierung des Vorwissens können zur Stabilisierung von schlecht bestimmbaren Parametern, wie dem Hauptpunkt benutzt werden. Diese Fehlerfunktion wird dann durch ein nichtlineares Minimierungsverfahren minimiert, um die wahrscheinlichsten Kameraparameter und Rotationsdaten zu bestimmen. Dabei werden die mit den obigen linearen Verfahren bestimmten Kameraparameter und die gemessenen Rotationsdaten als Startwerte benutzt.Of the Term for evaluating the improved rotation uses the error model the rotation measuring system to decide how likely the currently estimated Rotation has occurred during the measurement. The other terms to Formulation of prior knowledge can to stabilize badly determinable parameters, such as Main point to be used. This error function is then through minimized a nonlinear minimization method to be the most likely Camera parameters and rotation data to determine. Here are the camera parameters determined by the above linear methods and used the measured rotation data as starting values.

Die statistische Kalibrierung berechnet somit eine vollständige Kalibrierung und eine korrigierte Rotationsinformation. Diese korrigierte Rotationsinformation wird benutzt, um die System- und Messfehler des Sensors zu kompensieren.The Statistical calibration thus calculates a complete calibration and corrected rotation information. This corrected rotation information is used to compensate the system and measurement errors of the sensor.

Im folgenden wird ein Beispiel gegeben:
Für einen Test der Kalibrierung an realen Daten wurden Stillbilder von einer rotierenden Kamera mit und ohne Einsatz des Zooms aufgenommen. In beiden Fällen wurden Hauptpunkt, Pixelscherung und Pixelseitenverhältnis der Kamera als bekannt vorausgesetzt. Die Rotation der Kamera wurde durch Rechnerbefehle gesteuert, so dass die Rotationsinformation aus den Programmvorgaben mit einer Unsicherheit von ca. 0,5° gegeben war. Eine Referenz für die tatsächliche Brennweiteneinstellung wurde manuell ermittelt. Die Brennweite variierte im Verlauf des Zoom-Experiments zwischen 875 und 1232 (gemessen in Pixel). Zoom-bedingte, radiale Bildverzerrungen wurden vor der Selbstkalibrierung korrigiert, was ohne Kenntnis der genauen Brennweite möglich ist.
The following is an example:
For a test of real-time calibration, still images were taken from a rotating camera with and without zoom. In both cases, the camera's main point, pixel shear, and pixel aspect ratio were assumed to be known. The rotation of the camera was controlled by computer commands, so that the rotation information from the program specifications was given with an uncertainty of about 0.5 °. A reference for the actual focal length adjustment was determined manually. The focal length varied during the zoom experiment between 875 and 1232 (measured in pixels). Zoom-related radial image distortions were corrected before self-calibration, which is possible without knowing the exact focal length.

Aus der Bildsequenz wurden mit Verfahren nach dem Stand der Technik die Homographien mit Hilfe von Gleichung (6) aufgestellt und durch Reprojektion überprüft. Hierbei wurde ein mittlerer Pixelfehler von 0,8 festgestellt.Out Image sequence were determined by prior art methods the homographies are set up by means of equation (6) and by Reprojection checked. in this connection a mean pixel error of 0.8 was found.

Tripel von Bildern wurden für die Brennweitenkalibrierungen verwendet. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt. Die gestrichelten Linien geben die Referenzdaten, die soliden Linien die Ergebnisse der Selbstkalibrierungen wieder. Der gemittelte relative Fehler beträgt 3 % im Fall fester Brennweite (6a) und 7 % die zoomende Kamera (6b).Triples of images were used for focal length calibrations. The results are in 6 shown. The dashed lines represent the reference data, the solid lines the results of the self-calibrations. The average relative error is 3% in the case of fixed focal length ( 6a ) and 7% the zooming camera ( 6b ).

Weiter wurde die Robustheit gegenüber Rauschen untersucht:
Zur Einschätzung der Robustheit der Kalibrierung gegenüber Pixelfehlern und ungenauen Rotationsdaten wurden synthetische Daten erzeugt und gezielt verrauscht.
Furthermore, the robustness against noise was investigated:
To estimate the robustness of the calibration against pixel errors and inaccurate rotation data, synthetic data were generated and deliberately noisy.

Für den Fall der rotierenden Kamera wurde eine virtuelle Kamera mit Zentrum im Koordinatenursprung um x- und y-Achse um bis 6° verdreht. Die Kamera beobachtete gleichförmig verteilte, in einem Kubus angeordnete Szenenpunkte und erzeugte berechnete Bilder von 512 × 512 Pixeln. Die Positionen der Bildpunkte wurden gleichförmig um bis zu Pixel verrauscht. Weiterhin wurde die Rotationsinformation um bis zu 2° pro Achse verrauscht. In der virtuellen Kamera waren alle Kameraparameter a priori bekannt, insbesondere wurden f = 415 und a = 1,1 festgelegt.In the case The rotating camera was a virtual camera with center in the Coordinate origin about x- and y-axis rotated by 6 °. The camera watched uniform distributed, arranged in a cube scene points and generated calculated images of 512 × 512 Pixels. The positions of the pixels became uniform up to pixels noisy. Furthermore, the rotation information became up to 2 ° per axis noisy. In the virtual camera were all camera parameters a priori known, in particular, f = 415 and a = 1.1 were set.

In den 7a zeigt sich bei einer mittleren Brennweite, die durch die Selbstkalibrierung der verrauschten Bilder errechnet wird, in Abhängigkeit vom Verrauschungsgrad in Pixeln und Drehwinkel. 7b) zeigt die zu 7a) gehörige Varianz der Brennweite. 7c) zeigt das mittlere Pixelseitenverhältnis und 7d) zeigt die zu 7c) gehörige Varianz des Pixelseitenverhältnisses.In the 7a shows at a medium focal length, which is calculated by the self-calibration of the noisy images, depending on the degree of noise in pixels and rotation angle. 7b ) shows that too 7a ) associated variance of the focal length. 7c ) shows the average pixel aspect ratio and 7d ) shows that too 7c ) associated variance of the pixel aspect ratio.

Für die frei bewegte Kamera wurden sechs virtuelle Kameras auf einer Kugeloberfläche mit Blickrichtung ins Kugelinnere angeordnet. Die Szenenpunkte wurden zufällig im Kugelinneren verteilt und von den Kameras auf 512 × 512 Pixel abgebildet. Im Übrigen wurden die Bilder wie oben beschrieben verrauscht.For the free moving camera were using six virtual cameras on a spherical surface Viewing direction arranged inside the ball. The scene points were fortuitously distributed inside the ball and from the cameras to 512 × 512 pixels displayed. Furthermore The pictures were noisy as described above.

8 zeigt die berechneten Ergebnisse analog zu 7. Insbesondere gelten dieselben Beschreibungen der Einzelabbildungen. 8th shows the calculated results analogous to 7 , In particular, the same descriptions of the individual illustrations apply.

Den 7 und 8 ist zu entnehmen, dass sich die berechneten Kalibrierparameter sehr robust gegenüber Variationen des Drehwinkels < 1° und Pixelfehlern < 1 Pixel verhalten. Die Abhängigkeit vom Winkelfehler ist durchgehend stärker als die vom Pixelfehler. Vergleicht man 7 und 8 direkt, z.B. insbesondere 7b) und 8b), sieht man zudem, dass der Einfluss von Pixelfehlern bei der frei bewegten Kamera größer ist als bei der rotierenden.The 7 and 8th It can be seen that the calculated calibration parameters behave very robustly with respect to variations of the rotation angle <1 ° and pixel errors <1 pixel. The dependence on the angle error is consistently stronger than that of the pixel error. If you compare 7 and 8th directly, eg in particular 7b ) and 8b ), you can also see that the influence of pixel errors in the free-moving camera is greater than in the rotating one.

Dabei ergibt sich folgender Effekt der statistischen Kalibrierung:
Um den Effekt der statistischen Kalibrierung zu verdeutlichen, wurde die Robustheitsmessung anhand synthetischer Daten für die rotierende Kamera mit f = 415 wiederholt, wobei die y-Komponente des Hauptpunktes nun auf den Wert cy = 201 (Bildzentrum) gesetzt wurde. Die lineare Kalibrierung berechnete aus den verrauschten Bildern keine robuste Schätzung für cy, wie man an 9a) gut erkennt. Tatsächlich sind die Resultate für Winkelfehler > 0,5° fast zufällig. Ähnliche Störanfälligkeit zeigten auch die Parameter cx und s (nicht dargestellt).
This results in the following effect of the statistical calibration:
To clarify the effect of the statistical calibration, the robustness measurement was repeated using synthetic data for the rotating camera with f = 415, whereby the y-component of the main point was now set to the value c y = 201 (image center). The linear calibration did not compute from the noisy images a robust estimate for c y how to 9a ) recognizes well. In fact, the results for angle errors> 0.5 ° are almost random. Similar susceptibility showed the parameters c x and s (not shown).

Bei der statistischen Kalibrierung wird eine Fehlerfunktion aufgestellt, die es zu minimieren gilt. Unter anderem enthält die Fehlerfunktion einen Summanden, der gegen Null strebt, je näher die Messwerte für den Hauptpunkt bei der jeweiligen Bildmitte liegen, wie es sein muss laut den gewählten Vorgaben. Schließt man die numerische Minimierung dieser Fehlerfunktion (mit Standardprogrammen) der linearen Parameterbestimmung an, so erhält man verbesserte Schätzwerte für die Kameraparameter. Dies soll unter der statistischen Kalibrierung verstanden werden. In vielen praktischen Anwendungen wird man aber auf diesen letzten Optimierungsschritt auch verzichten können, etwa wenn es nur um ein Update der Brennweite geht.During statistical calibration, an error function is set up which should be minimized. Among other things, the error function includes a summand that tends to zero, the closer the measurements for the main point are at the respective center of the image, as must be according to the selected specifications. Including the numerical minimization of this error function (with standard programs) of the linear parameter determination, one obtains improved estimates for the camera parameters. This should be understood by statistical calibration. In many practical applications, but you will be on this last Opti Even if you only need to update the focal length, you can do without

Die statistische Kalibrierung bestimmte den Hauptpunkt und die Pixelscherung auch aus verrauschten Bildern sehr robust, wie man exemplarisch anhand von 9b) im Vergleich zu 9a) gut erkennt. Zugleich wurden auch die ohnehin schon robusten Resultate für Brennweite und Pixelseitenverhältnis weiter stabilisiert. Dies wird z.B. deutlich an der Varianz von f in 10a) (Ergebnis lineare Kalibrierung) und 10b) (Ergebnis statistische Kalibrierung) im direkten Vergleich.The statistical calibration determined the main point and the pixel shear even from noisy images very robust, as exemplified by 9b ) compared to 9a ) recognizes well. At the same time, the already robust results for focal length and pixel aspect ratio were further stabilized. This becomes clear, for example, from the variance of f in 10a ) (Result linear calibration) and 10b ) (Result statistical calibration) in direct comparison.

Claims (4)

Verfahren zur Selbstkalibrierung eines Kamerasystems, umfassend wenigstens eine Kamera, nutzend eine Mehrzahl von Bildern einer Szene, die aus verschiedenen Positionen und/oder Blickrichtungen des Kamerasystems aufgenommen wurden, und Messdaten der relativen Verdrehung wenigstens einer Kamera zwischen den einzelnen Aufnahmen, wobei die Kameraparameter durch ein lineares Gleichungssystem ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß – aus korrespondierenden Punkten in paarweise gewählten Bildern eine erste durch eine Matrix beschreibbare lineare Transformation bestimmt wird, – aus der relativen Verdrehung der wenigstens einen Kamera zwischen denselben gewählten Bildern eine zweite durch eine Matrix beschreibbare lineare Transformation als Repräsentation der Verdrehung bestimmt wird, – beide Matrizen in eine Gleichung eingesetzt werden, die ein in den Kalibrierparametern lineares Gleichungssystem angibt, – weitere als Matrizen beschreibbare lineare Transformationen genauso aus weiteren Bildpaaren so lange bestimmt und eingesetzt werden, bis das lineare Gleichungssystem eindeutig lösbar ist, und – das Gleichungssystem für alle Parameter des Kamerasystems rechnerisch gelöst wird, wobei wenigstens eine Kamera mit einem Rotationssensor zur Erfassung der relativen Verdrehung der Kamera zwischen zwei zeitlich getrennten Aufnahmen verbunden ist.A method of self-calibrating a camera system comprising at least one camera utilizing a plurality of images of a scene taken from different positions and / or viewing directions of the camera system and measurement data of the relative rotation of at least one camera between the individual images, the camera parameters being determined by a camera linear equation system can be determined, characterized in that - from corresponding points in pairwise selected images, a first linear transformation described by a matrix is determined, - from the relative rotation of the at least one camera between the same selected images, a second linear transformation describable by a matrix Representation of the rotation is determined, - both matrices are inserted into an equation that indicates a linear system of equations in the calibration parameters, - other linear transformations that can be described as matrices a us further image pairs are determined and used until the linear system of equations is uniquely solvable, and - the system of equations for all parameters of the camera system is solved by computation, wherein at least one camera with a rotation sensor for detecting the relative rotation of the camera between two separate temporal recordings connected is. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kamerasystem aus mehr als einer Kamera besteht, wobei die festen Positionen und Orientierungen zueinander bekannt sind.Method according to claim 1, characterized in that that this Camera system consists of more than one camera, with the fixed Positions and orientations are known to each other. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kamerasystem aus einer oder mehreren frei beweglichen und frei drehbaren Kameras besteht.Method according to claim 1, characterized in that that this Camera system consisting of one or more freely movable and freely rotatable Cameras exists. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Aufstellen einer statistischen Fehlerfunktion mit den Messdaten zur Kameraverdrehung, der aufgenommenen Bilder, der berechneten Kameraparameter und der Vorbedingungen und Optimieren dieser die Orientierungsmessung stabilisiert wird zur Fehlerkompensation des Orientierungsmesssystems.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that Set up a statistical error function with the measurement data to the camera rotation, the pictures taken, the calculated Camera parameters and the preconditions and optimizing these the Orientation measurement is stabilized to compensate for the error Orientation measurement system.
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