RR-5562 : Theory and Experiments towards Complete Generic Calibration

Abstract :

We consider the problem of calibrating a highly generic imaging model, that consists of a non-parametric association of a projection ray in 3D to every pixel in an image. Previous calibration approaches for this model do not seem to be directly applicable for cameras with large fields of view. In this paper, we describe a complete calibration approach that should in principle be able to handle any camera that can be described by the generic imaging model. Several contributions are provided. We show how to use the images of multiple calibration grids simultaneously, thus increasing the accuracy. This allows to calibrate an image region where these grids overlap. We then show how to calibrate the whole image, by iteratively estimating the pose of calibration grids and computing projection rays. A bundle adjustment procedure is also proposed, and several practical issues are discussed. The proposed approach has been applied on a wide variety of central and non-central cameras including fisheye lens, catadioptric cameras with spherical and hyperbolic mirrors, and multi-camera setups. We also consider the question if non-central models are more appropriate for certain cameras than central models.

Résumé :

Nous considérons le problème du calibrage d'un modèle de caméra extrêmement générique qui consiste d'une association non-paramétrique de rayons de projection à chaque pixel dans une image. Les approches de calibrage précédentes pour ce modèle ne semblent pas être directement applicables pour des caméras avec de grands champs de vue. Dans ce papier, nous décrivons une approche de calibrage complète qui en principe devrait être capable de gérer toute caméra qui peut décrite par le modèle générique. Plusieurs contributions sont fournies. D'abord nous montrons comment utiliser plusieurs images de mires de calibrage simultanément, pour obtenir une bonne précision. Cela permet de calibrer la région de l'image qui est couverte par toutes ces mires. Ensuite, nous montrons comment calibrer l'image entière, en alternant des calculs de pose pour des mires et des calculs de rayons de projection. Une procédure d'ajustement de faisceaux est également proposée et différents aspects d'ordre pratique sont discutés. L'approche proposée a été appliquée sur une large variété de caméras centrales et non-centrales : des objectifs de type ``fish-eye'', des caméras catadioptriques (avec miroir sphérique ou hyperbolique) et des systèmes multi-caméra. Nous considérons aussi la question quand un modèle non-central est plus appropriés pour une caméra qu'un modèle central.

RR-5562 - Theory and Experiments towards Complete Generic Calibration