几何校准

图像质量技术

几何校准简介

几何校准是指相机将二维图像转换为真实世界视场三维表示的能力。 在摄影测量中,距离是在图像中测量的。在传统摄影中,Distortion是在图像处理流程中进行测量和补偿的。在汽车应用中,物体距离是根据相机或立体相机对的已测几何特征计算得出的。

为什么几何校准至关重要?

如上所述,对于依赖于检测并准确映射移动场景中3D物体的系统而言,几何校准至关重要。经过正确的几何校准后,相机系统将更精确地测量距离并识别场景中的物体。该系统还能更好地校正高Distortion水平,并准确对齐立体相机对。

经过几何校准的摄像机系统广泛应用于各行各业,但在汽车行业尤为重要。尤其是汽车系统,需要绘制到物体的距离图,以提升性能和安全性。

Image 1: Measuring distances in a typical automotive camera scenario

几何校准测试方法

目前有多种几何校准方法,其中最常见的是Test Charts法。这些图表采用标准图案(例如十字、圆点或棋盘格)来测定成像场内的Distortion情况。 测试图表的尺寸必须与摄像头的视场相匹配;即视场越宽,图表就必须越大。汽车摄像头通常使用广角镜头,因此需要大尺寸的测试图表才能进行正确的几何校准。

更紧凑的测试方法则需要使用中继镜头。使用中继镜头虽可从无限远处进行测量,但也会引入Distortion,因此必须在几何校准前对其进行特性分析。这两种方法均可测量Distortion和内部方向,但均无法测量外部方向。

Image 2: TE260 - a dot chart for distortion measurements
图 2:TE260——用于Distortion测量的点阵图
Image 3: TE251 - a cross chart for distortion measurements
图 3:TE251——用于Distortion测量的十字图

一种新的几何校准测试方法

随着汽车行业对相机几何校准需求的持续扩大,对更可靠测试方法的需求也在迅速增长。基于此,我们着手开发一种新解决方案,旨在将相机几何校准提升到一个新的水平。

在设计新的几何校准技术时,我们致力于解决传统方法中存在的问题,由此,GEOCAL应运而生。GEOCAL技术采用光束扩展激光器,并结合衍射光学元件(DOE)。

Image 4: A breakdown of the GEOCAL device

GEOCAL 技术

借助 GEOCAL 技术,您可以生成从无限远发出的光点网格,且摄像机的位置在一定范围内具有平移不变性。该方法与传统方法的区别在于,它无需中继透镜即可在无限远处进行校准。 不仅可以对大视场相机进行校准,还能对立体相机进行调整。

与传统方法相比,该技术提供了一种更灵活的解决方案——传统方法在从无限远进行校准时,不仅依赖于具有规则图案的Test Charts(这些图案还需根据视场和目标物距离进行缩放),还需使用额外的组件(中继镜头)。

Image 5: A grid of light dots originating from infinity

GEOCAL 设备

利用这项新技术,我们的开发团队研制出了 GEOCAL 设备,该设备将光束扩展激光器与衍射光学元件相结合,为相机几何校准提供了一种现代化的解决方案。 与其他方法相比,GEOCAL 的主要优势之一在于其紧凑的设计。这种设计为集成到任何规模的测试实验室提供了更多机会,且无需中继透镜。

GEOCAL 配备了带图形用户界面的独立软件解决方案,用于评估测试结果,目前我们正在将其集成到 iQ-Analyzer-X 中。

更多详情请参阅 GEOCAL 产品页面。

Image 6: GEOCAL is a very compact device
图 6:GEOCAL 是一款非常紧凑的设备
Image 7: GEOCAL geometrically calibrating a mobile phone
图 7:GEOCAL 正在对手机进行几何校准

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