Semi-automatic Camera Calibration Using Quaternions

The camera is a key element in image-based three-dimensional positioning, and camera calibration, which properly determines the internal characteristics of such a camera, is a necessary process that must be preceded in order to determine the three-dimensional coordinates of the object. In this study, a new methodology was proposed to determine interior orientation parameters of a camera semi-automatically without being influenced by size and shape of checkerboard for camera calibration. The proposed method consists of exterior orientation parameters estimation using quaternion, recognition of calibration target, and interior orientation parameter determination through bundle block adjustment. After determining the interior orientation parameters using the chessboard calibration target, the three-dimensional position of the small 3D model was determined. In addition, the horizontal and vertical position errors were about ${\pm}0.006m$ and ${\pm}0.007m$, respectively, through the accuracy evaluation using the checkpoints.

쿼터니언을 이용한 반자동 카메라 캘리브레이션

영상을 기반으로 하는 3차원 위치결정에서 카메라는 핵심적인 요소이며 이러한 카메라의 내부적인 특성을 제대로 결정하는 카메라 캘리브레이션 작업은 대상물의 3차원 좌표를 결정하기 위해서 필수적으로 선행되어야 할 과정이다. 본 연구에서는 캘리브레이션을 위한 체크보드의 크기와 형태에 영향을 받지 않고 반자동으로 카메라의 내부표정요소를 결정하는 방법론을 제안하였다. 제안한 방법론은 쿼터니언을 이용한 외부표정요소 추정, 캘리브레이션 타겟의 인식, 번들블록조정을 통한 내부표정요소 매개변수 결정으로 구성되어 있다. 체스보드 형태의 캘리브레이션 타겟을 이용하여 내부표정요소를 결정한 후 소규모 3차원 모형에 대한 3차원 위치를 결정하였으며 검사점을 이용한 정확도 평가를 통해서 수평위치와 수직위치 오차는 각각 약 ${\pm}0.006m$와 ${\pm}0.007m$를 얻을 수 있었다.