카메라의 내부 파라미터는 영상 정보를 획득하여 맵 매칭을 수행할 때 영상의 기하학적 변환 및 측량 성능에 영향을 미치는 중요한 변수이다. 카메라 내부 파라미터를 획득하기 위한 교정 시험은 수 미터 내 거리에서 체커보드를 통하여 수행하는 게 일반적이다. 그러나 외부환경 및 고고도 환경에서 활용되는 카메라 이미지의 경우 영상기반 항법 알고리즘의 이미지 호모그래피 행렬의 정밀도를 위해 원거리 교정시험이 필요하다. 본 논문에서는 야외 건물을 활용한 카메라의 원거리 교정용 영상 획득 절차 및 카메라 내부 파라미터 추출 방안을 제시한다. 우선 기준이 되는 야외 건물의 기준점(GCP)를 35 m 거리 이격거리에서 토탈스테이션을 활용하 여 측량하고, 카메라를 건물과의 상대적인 위치를 9곳을 선정하여 높이/자세에 따라 카메라 이미지를 획득한다. 이렇게 획득한 카메라 이미지는 상용 교정 프로그램을 통해 카메라 내부 파라미터를 추출한다. 추출된 카메라 내부 파라미터는 토탈스테이션으로 측량한 검사점(CP)와 비교하며, 본 시험에서는 X, Y축 10 mm, Z축 70 mm 수준의 평균제곱근편차(RMSE)를 보였다

Method of Image Acquisition for Long-range Camera Calibration Using Outdoor Structure

Kanghyun Hwang*, Seung-Bok Kwon, Sang-Chan Moon, Hyun-Wook Hong, Dayea Kim, Byungsu Park, Juhyun Oh, Jin-Soek Kim

The intrinsic parameters of a camera are critical variables that influence the geometric transformation of images and measurement performance when obtaining visual information and performing map matching. Calibration tests to obtain the intrinsic parameters of camera are generally conducted at distances within a few meters using a checkerboard. However, for camera images used in external environments and high-altitude settings, long-range calibration tests are necessary to enhance the accuracy of the image homography matrix in vision-based navigation algorithms. This paper presents the procedure for acquiring long-range calibration images using outdoor buildings and a method for extracting the camera’s intrinsic parameters. First, reference points (GCP) on an outdoor building are surveyed at a distance of 35 m using a total station, and images of the camera are captured from nine selected relative positions with respect to the building based on height and Tilting. The acquired camera images are processed using commercial calibration software to extract the intrinsic parameters of camera. The extracted intrinsic parameters are compared with the checkpoint (CP) surveyed by the total station, showing a Root Mean Square Error (RMSE) of 10 mm in the X and Y axes, and 70 mm in the Z axis.

Keywords: camera-calibration, long-range, ground control point (GCP), check point (CP)

Speaker 황강현* LIG넥스원