Calibration Comparison of Single Camera and Stereo Camera

The stereo camera system has a fixed baseline and therefore has a constant scale. However, it is difficult to measure the actual three-dimensional coordinate since the scale is not fixed when relative orientation parameters are determined through the key-point matching in the stereo image each time. Therefore, the purpose of this study was to perform the stereo camera calibration that simultaneously determines the internal characteristics of the left and right cameras and the camera relationship between them using the modified collinearity equation and compared it with the two independent single cameras calibration. In the experiment using the images taken at close range, the RMSE (Root Mean Square Error) of ${\pm}0.014m$ was occurred when the three dimensional distances were compared in the single calibration results. On the other hand, the accuracy of the three-dimensional distance of the stereo camera calibration was better because the stereo camera results were almost no error compared to the results from two single cameras. In the comparison of the epipolar images, the RMSE of the stereo camera was 0.3 pixel more than that of the two single cameras, but the effect was not significant.

단일 카메라 캘리브레이션과 스테레오 카메라의 캘리브레이션의 비교

스테레오 카메라 시스템은 물리적으로 고정된 기선길이를 가지고 있어 축척이 일정하나 스테레오 영상에서 매번 특징점 매칭을 통해서 상호표정요소를 결정할 경우 축척이 고정 되어 있지 않아 실제 3차원 좌표를 측정하기 어려운 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 수정된 공선조건식을 이용하여 좌우측 카메라의 내부적인 특성 및 카메라간의 관계를 동시에 결정하는 스테레오 카메라 캘리브레이션을 수행하고 이를 단일 카메라 캘리브레이션과 비교하는 것을 목적으로 하였다. 실험을 통해 근거리에 촬영한 영상에서 결정한 3차원 거리를 비교하였을 경우 단일 캘리브레이션의 결과에서는 ${\pm}0.014m$의 평균제곱근오차가 발생한 반면 스테레오 카메라의 경우에는 오차가 거의 발생하지 않았기 때문에 스테레오 카메라 캘리브레이션의 3차원 거리의 정확도가 우수하게 나타났다. 에피폴라 영상의 종시차에 대한 비교에서는 스테레오 카메라를 이용한 경우가 단일 카메라의 경우 보다 평균제곱근오차가 최대 0.3 픽셀 정도의 차이를 보였으나 그 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.