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基于张正友平面标定法的摄像机标定及 GUI
实现
魏巍，刘绕龙，张伟
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作者简介：魏巍（生于 1987 年），男，研究生，控制理论与控制工程. E-mail: JohnWeii@hotmail.com
（中国矿业大学信息与电气工程学院，江苏 徐州 221008）
摘要：本文首先对标定的概念以及相关基础知识做了阐述，分析了实验所用 CCD 摄像机的
硬件配置和相关参数，然后介绍了几种常用的摄像机标定方法，然后重点对张正友的算法进
行了分析，并且利用该算法进行了标定试验，最后在此基础之上开发出了摄像机标定的 GUI
界面。标定实验结果表明：与过去传统的标定方法相比，张正友的平面标定法不需要太过精
密的装置即可完成，实现起来相对快捷方便，且精度较高，是一种比较令人满意的标定方法
关键词： 摄像机标定 ；张正友；GUI；边缘提取
中图分类号：TP391.41
Calibration with Zhang's Method and GUI Implementation
Wei Wei, Liu Raolong, Zhang Wei
(Information and Electrical Engineering School,China University of Mining and Technology,
Jiangsu Xuzhou 221008)
Abstract: In this paper，we introduce some conceptions related to the calibreation and hardware of the
experiment instrument first.Then we enumerate some methods of calibration, i.e. calibration with 3D
object, calibration with Tsai’s method and self-calibration. Most of all, our main research is the
calibration with Zhang’s method, and we program a GUI program at last.The result shows that we
don’t need very accurately calibration instrument by using Zhang’s method compared with the old
methods, however, we can still get very accurate parament. Generally speaking, it is a very convenient
method to calibrate in practice.
Keywords: camera calibration;Zhengyou Zhang;GUI;edge extraction
0 引言
视觉是人类感知外界信息的主要途径，也是适应复杂、变化环境的感知基础。而摄像机
标定是计算机视觉实现的前提和基本问题，是视觉系统不可缺少的前提和基础部分，因此长
期以来受到国内外学者的广泛关注
[1]
。深入研究摄像机标定技术将为计算机视觉在相关的各
个领域的广泛应用奠定了坚实的基础。
从摄像机标定方法看，传统的摄像机标定一般是利用一个标准参照物与其对应图像的约
束关系，来确定摄像机模型的参数，可以应用一幅以上的图像进行标定，方法和理论都己比
较成熟。如果不考虑镜头像差的影响，可以使用线性方法标定，如直接线性变换法。但是由
于没有考虑成像畸变因素，标定精度较低。
提高标定精度永远是人们追求的目标。为了提高计算精度，必须考虑非线性畸变。1966
年，B.Hallert 发表了他在镜头与相机标定方面的研究成果，首次将最小二乘法用于对镜头标
定多余观察数据的处理，并将其应用在野外立体坐标测量仪上，得到了高精度的测量结果。
B.Hallert 为非线性优化在摄像机标定中的应用开启了大门。1975 年，W.Faig 考虑了摄像机
成像过程中的各种因素，建立较为复杂的摄像机成像模型并用非线性优化来求解
]4[
。非线
