カメラの自動キャリブレーション

カメラの自動キャリブレーションとは、構造化されていないシーンの複数の未キャリブレーション画像から、カメラの内部パラメータを直接決定するプロセスです。従来のカメラキャリブレーションとは異なり、自動キャリブレーションではシーン内に特別なキャリブレーションオブジェクトは必要ありません。視覚効果業界では、カメラの自動キャリブレーションは「マッチムーブ」プロセスの一部として用いられることが多く、合成カメラ軌道と内部投影モデルを解くことで、合成コンテンツをビデオに再投影します。

カメラの自動キャリブレーションは、センサーの自己構造発見の一形態です。センサーの主観的な影響を環境の客観的な影響から分離することで、測定装置によって加えられたバイアスなしに知覚された世界を再構築します。これは、画像が非線形光学歪みを持つ線形5自由度（最も単純な場合）のピンホールカメラモデルを通してユークリッド空間から投影されるという基本的な仮定によって実現されます。線形ピンホールパラメータは、焦点距離、アスペクト比、スキュー、および2D主点です。キャリブレーションされていない（またはキャリブレーションされた）画像のセットだけで、シーンは最大6自由度のユークリッド変換と等方性スケーリングまで再構築できます。

一般的なマルチビューカメラの自己校正に関する数学理論は、1992 年にOlivier Faugeras、QT Luong、およびStephen J. Maybankによって初めて実証されました。3D シーンと一般的な動きでは、各ビューのペアが 5 自由度の校正に 2 つの制約を提供します。したがって、ビュー間の固定された内部パラメータで完全な校正を行うには、最低 3 つのビューが必要です。高品質の最新のイメージングセンサーと光学系は、ゼロスキュー (直交ピクセルグリッド) や 1 アスペクト比 (正方形ピクセル) など、校正に関する追加の事前制約も提供する場合があります。これらの事前制約を統合すると、必要な画像の最小数が 2 つに削減されます。構造化されたシーンのサポート情報があれば、単一の画像からセンサーを自動校正することが可能です。たとえば、複数の平行線のセットまたは既知の形状 (円形など) を持つオブジェクトが識別された場合、校正を取得できます。

カメラのセットが与えられた${\displaystyle P^{i}}$および3Dポイント${\displaystyle X_{j}}$射影曖昧性まで再構成された（例えば、バンドル調整法を用いて）整流ホモグラフィを定義したい。${\displaystyle H}$そのため${\displaystyle \left\{P^{j}H,H^{-1}X_{J}\right\}}$これはメトリック再構成です。その後、内部カメラパラメータ${\displaystyle K_{i}}$カメラ行列分解を用いて容易に計算できる${\displaystyle P_{M}^{i}\equiv P^{i}H=K_{i}\left(R_{i}|t_{i}\right)}$。

• 動作
  • 一般運動
  • 純粋に回転するカメラ
  • 平面運動
  • 退化運動
• シーンジオメトリ
  • 奥行きのある一般的な風景
  • 平面シーン
  • 弱透視投影および正投影画像装置
  • 実センサー用キャリブレーション事前分布
  • 非線形光学歪み

• クルッパ方程式を使用する。これは歴史的に最初の自動校正アルゴリズムである。無限遠平面上の絶対円錐曲線に接するエピポーラ線の対応関係に基づいている。
• 絶対双対二次曲面とその射影を用いて、絶対円錐曲面の双対像
• 弾性係数制約

• OD Faugeras 、 QT Luong、SJ Maybank (1992) 「カメラ自己校正：理論と実験」ECCV。Lecture Notes in Computer Science、第588巻、 321～ 334 ページ。doi : 10.1007 /3-540-55426-2_37。ISBN  978-3-540-55426-4。
• QT ルオン (1992)。マトリクスフォンダメンタルと自動キャリブレーションとビジョンパーオーダー。博士論文、パリ大学オルセー校。

• QT Luong および Olivier D. Faugeras (1997)「点対応と基本行列による移動カメラの自己校正」International Journal of Computer Vision . 22 (3): 261–289 . doi : 10.1023/A:1007982716991 .

• オリヴィエ・フォージェラス、QT・ルオン（2001）。多重像の幾何学。MIT Press。ISBN 0-262-06220-8。

• リチャード・ハートリー、アンドリュー・ジッサーマン（2003）。コンピュータビジョンにおける多視点幾何学。ケンブリッジ大学出版局。ISBN 0-521-54051-8。