Camera Calibration with Baseline Distance Constraints

Authors


Abstract

This paper presents a distance-constrained bundle adjustment approach which was used to calibrate a multi-sensor system. The multi-sensor system integrates three rigidly fixed cameras, two visible and one thermal infrared. The influence of the number of camera base constraints is empirically analysed through the process of self-calibration bundle adjustment. The successful calibration of the multi-sensor system requires the incorporation of a full set of baseline distance constraints into the adjustment to obtain satisfactory computations of the camera bases and relative rotations between cameras. The improvement in the precision of the calibration is outstanding; its maximum is achieved with the low-resolution thermal camera. This constrained solution is recommended for multi-sensor systems that integrate rigidly fixed cameras.

Résumé

Cet article présente une méthode de compensation par faisceaux avec une distance contrainte, utilisée pour étalonner un système multicapteurs. Le système multicapteurs est constitué de trois caméras fixées rigidement, deux dans le visible et une dans l’infrarouge thermique. L’influence du nombre de contraintes sur la distance de base est analysée empiriquement par un auto-étalonnage par compensation par faisceaux. Pour réussir l’étalonnage du système multicapteurs il est nécessaire d’incorporer la totalité des contraintes sur les distances de base, afin d’obtenir un calcul satisfaisant des distances de base entre les caméras et des rotations relatives entre caméras. L’amélioration de la précision de l’étalonnage est remarquable, le maximum étant obtenu pour la caméra thermique à basse résolution. La solution contrainte est recommandée pour les systèmes multicapteurs contenant des caméras fixées rigidement.

Zusammenfassung

Dieser Beitrag stellt einen Bündelansatz zur Kalibrierung eines Multi-sensorsystems vor, der mit Zwangsbedingungen auf der Basis von Entfernungen arbeitet. Das Multisensorsystem integriert drei starr montierte Kameras, zwei davon für den sichtbaren Bereich des Spektrums, eine für den thermalen Infrarotbereich. Der Einfluss der Anzahl der Kamerabasisbedingungen wird empirisch im Prozess der Selbstkalibrierung der Bündelausgleichung analysiert. Eine erfolgreiche Kalibrierung des Systems erfordert einen vollen Satz von Distanzbedingungen zu den Kamerabasen in der Ausgleichung, um zulängliche Berechnungen der Kamerabasen und der relativen Drehungen zwischen den Kameras zu erhalten. Die Verbesserung der Genauigkeit der Kalibrierung ist hervorragend, wobei die maximale Verbesserung bei der gering auflösenden Thermalkamera erreicht werden konnte. Es wird empfohlen diesen Ansatz für fest montierte Multisensorsysteme zu verwenden.

Resumen

Este artículo presenta un procedimiento de calibración de un sistema multisensorial utilizando el método de ajuste de haces de rayos constreñido con distancias. El sistema multisensorial integra tres cámaras fijas, dos visibles y una infrarroja térmica. Se analiza empíricamente la influencia del número de constreñimientos de base en el proceso de autocalibración por el método de los haces de rayos. La calibración exitosa del sistema multisensorial requiere la incorporación de un conjunto completo de constreñimientos de distancia entre centros perspectivos en el ajuste para obtener resultados satisfactorios de bases y orientaciones relativas. La mejora de la precisión de la calibración del sistema es sustancial, alcanzando su máximo en la cámara térmica de baja resolución. Se recomienda esta solución constreñida en sistemas multisensoriales que integren cámaras fijas.

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