相机标定与三维重建是计算机视觉和摄影测量领域的核心技术,广泛应用于机器人导航、增强现实(AR)、自动驾驶、三维建模等领域。
相机标定用于确定相机的内部参数(如焦距、主点坐标、畸变系数)和外部参数(如相机在世界坐标系中的位姿)。 常用的标定方法包括张正友标定法,该方法通过拍摄不同角度的棋盘格图像,利用特征点匹配和优化算法计算相机参数,以提高后续三维测量的精度。
三维重建旨在从二维图像或多视角数据中恢复物体的三维结构。主要方法包括:
- 立体视觉(Stereo Vision):利用双目或多目相机匹配对应点,通过三角测量计算深度信息。
- 运动恢复结构(SFM, Structure from Motion):从视频或图像序列中估计相机位姿并重建稀疏或稠密点云。
- 深度传感器(如RGB-D相机、激光雷达):直接获取深度数据,结合点云处理(如ICP算法)完成重建。
- 基于深度学习的方法(如NeRF、MVSNet):利用神经网络直接从图像预测三维场景,提升重建的真实感和细节。
相机标定是三维重建的基础,而重建的精度受标定质量、光照条件、遮挡等因素影响。 近年来,深度学习的引入显著提升了三维重建的自动化程度和鲁棒性,推动了该技术在工业检测、虚拟现实等领域的广泛应用。