工控摘要：機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分CMOS和CCD兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。
　　
　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要功能可以分為定位和識(shí)別兩大類。識(shí)別主要指的是從攝像機(jī)獲取圖像信息并計(jì)算三維空間中物體的幾何信息，以由此重建和識(shí)別物體。
　　
　　空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。在多數(shù)條件下，這些參數(shù)必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算才能得到，這個(gè)過(guò)程被稱為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)定標(biāo)（或稱為攝像機(jī)標(biāo)定）。
　　
　　攝像機(jī)的標(biāo)定過(guò)程就是確定攝像機(jī)的幾何和光學(xué)參數(shù)，以及攝像機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的方位。由于標(biāo)定精度的大小，直接影響著機(jī)器視覺(jué)的精度。因此，只有做好了攝像機(jī)標(biāo)定工作，后續(xù)工作才能正常展開(kāi)，可以說(shuō)，提高標(biāo)定精度也是當(dāng)前科研工作的重要方面之一。
　　
　　攝像機(jī)標(biāo)定可以分為傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法和攝像機(jī)自標(biāo)定方法兩大類。
　　
　　一、傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定方法按照標(biāo)定參照物與算法思路可以分成若干類，如基于3D立體靶標(biāo)的攝像機(jī)標(biāo)定、基于2D平面靶標(biāo)的攝像機(jī)標(biāo)定、以及基于徑向約束的攝像機(jī)標(biāo)定等。傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定需要標(biāo)定參照物，基本方法是在一定的攝像機(jī)模型下，通過(guò)對(duì)特定標(biāo)定參照物進(jìn)行圖像處理，為了提高計(jì)算精度，還需確定非線性畸變校正參數(shù)，并利用一系列數(shù)學(xué)變換公式計(jì)算及優(yōu)化，來(lái)求取攝像機(jī)模型內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。因此該方法在場(chǎng)景未知和攝像機(jī)任意運(yùn)動(dòng)的一般情況下，其標(biāo)定很難實(shí)現(xiàn)。
　　
　　二、攝像機(jī)自標(biāo)定方法在20世紀(jì)90年代初，由Faugeras，Luong，Maybank等人提出。這種自標(biāo)定法利用攝像機(jī)本身參數(shù)之間的約束關(guān)系來(lái)標(biāo)定，而與場(chǎng)景和攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，所以更為靈活。
　　
　　攝像機(jī)自標(biāo)定相對(duì)于傳統(tǒng)方法有更好的靈活性和實(shí)用性，通過(guò)多年的不懈努力，理論上的問(wèn)題已基本解決，目前研究的重點(diǎn)是如何提高標(biāo)定算法的魯棒性以及如何很好地用這些理論來(lái)解決實(shí)際視覺(jué)問(wèn)題。為了提高魯棒性，在實(shí)際應(yīng)用中建議更多的使用分層逐步自標(biāo)定方法，并應(yīng)對(duì)自標(biāo)定的結(jié)果進(jìn)行線性優(yōu)化。
　　
　　在行業(yè)應(yīng)用中，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)標(biāo)定會(huì)用到標(biāo)定板，主要的作用是為校正鏡頭畸變、確定物理尺寸和像素間的換算關(guān)系，以及確定空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系。標(biāo)定板在圖像測(cè)量、攝影測(cè)量、三維重建等應(yīng)用中有著重要作用，可以提高測(cè)量及檢測(cè)的精度。