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Subtleties of extrinsic calibration of cameras with non-overlapping fields of view

Li, Zaijuan ; Willert, Volker (2019):
Subtleties of extrinsic calibration of cameras with non-overlapping fields of view. (Publisher's Version)
In: tm - Technisches Messen, 86 (7-8), pp. 433-442. De Gruyter, ISSN 0171-8096,
DOI: 10.25534/tuprints-00014532,
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[21967113 - tm - Technisches Messen] Subtleties of extrinsic calibration of cameras with non-overlapping fields of view.pdf
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Item Type: Article
Origin: Secondary publication service
Status: Publisher's Version
Title: Subtleties of extrinsic calibration of cameras with non-overlapping fields of view
Language: English
Abstract:

The calibration of the relative pose between rigidly connected cameras with non-overlapping fields of view (FOV) is a prerequisite for many applications. In this paper, the subtleties of the experimental realization of such calibration optimization methods like in (Z. Liu, et al., Measurement Science and Technology, 2011, Z. Li, V. Willert, Intelligent Transportation Systems (ITSC), 2018) are presented. Two strategies that could be adapted to certain optimization processes to find better local minima are evaluated. The first strategy is a careful measurement acquisition of pose pairs for solving the calibration problem, which improves the accuracy of the initial value for the following non-linear refinement. The second strategy is the introduction of a quality measure for the image data used for the calibration, which is based on the projection size of the known planar calibration patterns on the image. We show that introducing an additional weighting to the optimization objective chosen as a function of that quality measure improves calibration accuracy and increases robustness against noise. The above strategies are integrated into different setups and their improvement is demonstrated both in simulation and real-world experiment.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

Die Kalibrierung der Relativpose zwischen starr verbundenen Kameras, die keine überlappenden Sichtfelder besitzen, ist eine notwendige Voraussetzung für viele Anwendungen der Bildverarbeitung. Der vorliegende Artikel bespricht die technischen Details, die bei der experimentellen Umsetzung der Kalibriermethoden nach (Z. Liu, et al., Measurement Science and Technology, 2011, Z. Li, V. Willert, Intelligent Transportation Systems (ITSC), 2018) beachtet werden müssen, um genaue Kalibrierergebnisse zu erhalten. Es werden zwei Strategien vorgestellt, welche es dem Optimierungsprozess ermöglicht, bessere lokale Minima von nichtkonvexen Gütefunktionen, die zur Kalibrierung benutzt werden, zu finden. Die erste Strategie behandelt die Aufnahme und Auswahl von Messungen von geeigneten Bilderpaaren, wodurch bessere Initialwerte zur Lösung des nichtkonvexen Optimierungsproblems erzeugt werden können. Die zweite Strategie stellt ein Gütemaß auf Basis der Größe der reprojizierten Fläche des Kalibrierkörpers in den zur Kalibrierung verwendeten Bildaufnahmen vor. Dieses Maß kann als zusätzliche Gewichtung in der Gütefunktion verwendet werden und erzeugt genauere Kalibrierergebnisse, die robuster gegen Fehler auf Bildkoordinatenmessungen ausfallen. Beide Strategien werden für unterschiedliche Kamerakonfigurationen sowohl simulativ, als auch anhand echter Messdaten evaluiert.

German
Journal or Publication Title: tm - Technisches Messen
Journal volume: 86
Number: 7-8
Publisher: De Gruyter
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institut für Automatisierungstechnik und Mechatronik > Control Methods and Robotics
Date Deposited: 30 Nov 2020 13:20
Last Modified: 01 Dec 2020 20:11
DOI: 10.25534/tuprints-00014532
Corresponding Links:
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-145326
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/14532
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