定位系统中摄像机倾斜的程序化校正

Question

简要介绍：
我们正在开发一种定位系统，其工作方式如下。我们的摄像头位于机器人上并朝上（看天花板）。在天花板上，我们有类似地标的东西，多亏了我们可以计算机器人的位置。它看起来像这样：

我们的问题：
相机有点倾斜（我认为是 0-4 度），因为机器人的表面并不完全平坦。这意味着，当机器人转身但停留在相同的坐标时，相机会看到天花板上的不同位置，因此我们的定位程序会产生机器人的不同位置，即使它只是转身而没有移动位。

我们当前的（硬编码）解决方案：
我们从相机拍摄了一些测试照片，将其围绕镜头轴转动。从我们推断出它倾斜的图片中，它大约是倾斜的。图片“向上”方向4度。使用一些简单的几何变换，我们设法减少了倾斜效应并找到了真实的相机位置。在下面的图片中，灰点标记了图片的中心，黑点是天花板上相机所在的真实位置。黑点是从灰点转换而来的（它的位置是通过校正灰点位置来计算的）。您可以很容易地注意到，灰点在天花板上形成一个圆圈，而黑点是这个圆圈的中心。

我们解决方案的问题：
我们的方法是完全不可移植的。如果我们将相机移到新机器人上，则必须完全重新校准倾斜的角度和方向。因此，我们希望将校准阶段留给用户，这将需要拍摄一些照片，由他评估倾斜参数，然后在程序中设置它们。我的问题是：你能想出更好（更自动）的解决方案来计算倾斜参数或校正图片上的倾斜吗？

Answer 1

干得好。进行自动校准是一个不错的挑战。

一个想法是使用屋顶瓦片的平行线： 如果相机完全水平，那么图片中的所有线也将平行。 如果相机倾斜，那么所有线都将被割断（它们在消失点相交）。

现在，这可能很难实现。使用您使用的相机，首先需要校正失真，以使线条确实笔直。

您的实用方法可能更简单、更可靠。正如您所描述的，它似乎可以自动化以变得用户友好。让机器人自行启动并务实地识别图片中哪个点保持在同一位置。