A Factorization Based Self-Calibration for Radially Symmetric Cameras

The paper proposes a novel approach for planar selfcalibration of radially symmetric cameras. We model these camera images using notions of distortion center and concentric distortion circles around it. The rays corresponding to pixels lying on a single distortion circle form a right circular cone. Each of these cones is associated with two unknowns; optical center and focal length (opening angle). In the central case, we consider all distortion circles to have the same optical center, whereas in the non-central case they have different optical centers lying on the same optical axis. Based on this model we provide a factorization based self-calibration algorithm for planar scenes from dense image matches. Our formulation provides a rich set of constraints to validate the correctness of the distortion center. We also propose possible extensions of this algorithm i

Self - Calibration of Fish - Eye Camera for Advanced Driver Assistance System

Tomorrow's car will be more automated and increasingly connected. Innovative and intuitive interfaces are essential to accompany this functional enrichment. For that, today the automotive companies are competing to offer an advanced driver assistance system (ADAS) which will be able to provide enhanced navigation, collision avoidance, intersection support and lane keeping. These vision-based functions require an accurately calibrated camera. To achieve such differentiation in ADAS requires sophisticated sensors and efficient algorithms. This paper explores the different calibration methods applicable to vehicle-mounted fish-eye cameras with arbitrary fields of view and defines the first steps towards a self-calibration method that adequately addresses ADAS requirements. In particular, we present a self-calibration method after comparing different camera calibration algorithms in context of ADAS requirements. Our method gathers data from unknown scenes while the car is moving, estimates the camera intrinsic and extrinsic parameters and corrects the wide-angle distortion. Our solution enables continuous and real-time detection of objects, pedestrians, road markings and other cars. In contrast other camera calibration algorithms for ADAS need pre-calibration, while the presented method calibrates the camera without prior knowledge of the scene and in real-time

Easy Calibration for Para-catadioptric-like Camera

Abstract- For omnidirectional cameras, most of the previous calibration methods from lines use conic fitting. This paper presents a calibration method for para-catadioptric-like cameras from lines without conic fitting under a single view. We establish equations on the five camera intrinsic parameters. These equations are linear for the focal lengths and skew factor once the principal point is known. The principal point can be approximated well by the center of the imaged mirror contour in practice or can be accurately estimated by quadric equations. After obtaining the principal point, we propose an algorithm to calibrate the focal lengths and skew factor. The algorithm needs neither prior structure knowledge nor conic fitting and is linear, which make it easy to implement. Other omnidirectional cameras can also use this presented work if high accuracy is not required. Experiments demonstrate the efficiency of the proposed algorithm

Correction of Errors in Time of Flight Cameras

En esta tesis se aborda la corrección de errores en cámaras de profundidad basadas en tiempo de vuelo (Time of Flight - ToF). De entre las más recientes tecnologías, las cámaras ToF de modulación continua (Continuous Wave Modulation - CWM) son una alternativa prometedora para la creación de sensores compactos y rápidos. Sin embargo, existen gran variedad de errores que afectan notablemente la medida de profundidad, poniendo en compromiso posibles aplicaciones. La corrección de dichos errores propone un reto desafiante. Actualmente, se consideran dos fuentes principales de error: i) sistemático y ii) no sistemático. Mientras que el primero admite calibración, el último depende de la geometría y el movimiento relativo de la escena. Esta tesis propone métodos que abordan i) la distorsión sistemática de profundidad y dos de las fuentes de error no sistemático más relevantes: ii.a) la interferencia por multicamino (Multipath Interference - MpI) y ii.b) los artefactos de movimiento. La distorsión sistemática de profundidad en cámaras ToF surge principalmente debido al uso de señales sinusoidales no perfectas para modular. Como resultado, las medidas de profundidad aparecen distorsionadas, pudiendo ser reducidas con una etapa de calibración. Esta tesis propone un método de calibración basado en mostrar a la cámara un plano en diferentes posiciones y orientaciones. Este método no requiere de patrones de calibración y, por tanto, puede emplear los planos, que de manera natural, aparecen en la escena. El método propuesto encuentra una función que obtiene la corrección de profundidad correspondiente a cada píxel. Esta tesis mejora los métodos existentes en cuanto a precisión, eficiencia e idoneidad. La interferencia por multicamino surge debido a la superposición de la señal reflejada por diferentes caminos con la reflexión directa, produciendo distorsiones que se hacen más notables en superficies convexas. La MpI es la causa de importantes errores en la estimación de profundidad en cámaras CWM ToF. Esta tesis propone un método que elimina la MpI a partir de un solo mapa de profundidad. El enfoque propuesto no requiere más información acerca de la escena que las medidas ToF. El método se fundamenta en un modelo radio-métrico de las medidas que se emplea para estimar de manera muy precisa el mapa de profundidad sin distorsión. Una de las tecnologías líderes para la obtención de profundidad en imagen ToF está basada en Photonic Mixer Device (PMD), la cual obtiene la profundidad mediante el muestreado secuencial de la correlación entre la señal de modulación y la señal proveniente de la escena en diferentes desplazamientos de fase. Con movimiento, los píxeles PMD capturan profundidades diferentes en cada etapa de muestreo, produciendo artefactos de movimiento. El método propuesto en esta tesis para la corrección de dichos artefactos destaca por su velocidad y sencillez, pudiendo ser incluido fácilmente en el hardware de la cámara. La profundidad de cada píxel se recupera gracias a la consistencia entre las muestras de correlación en el píxel PMD y de la vecindad local. Este método obtiene correcciones precisas, reduciendo los artefactos de movimiento enormemente. Además, como resultado de este método, puede obtenerse el flujo óptico en los contornos en movimiento a partir de una sola captura. A pesar de ser una alternativa muy prometedora para la obtención de profundidad, las cámaras ToF todavía tienen que resolver problemas desafiantes en relación a la corrección de errores sistemáticos y no sistemáticos. Esta tesis propone métodos eficaces para enfrentarse con estos errores

Correction of Errors in Time of Flight Cameras

En esta tesis se aborda la corrección de errores en cámaras de profundidad basadas en tiempo de vuelo (Time of Flight - ToF). De entre las más recientes tecnologías, las cámaras ToF de modulación continua (Continuous Wave Modulation - CWM) son una alternativa prometedora para la creación de sensores compactos y rápidos. Sin embargo, existen gran variedad de errores que afectan notablemente la medida de profundidad, poniendo en compromiso posibles aplicaciones. La corrección de dichos errores propone un reto desafiante. Actualmente, se consideran dos fuentes principales de error: i) sistemático y ii) no sistemático. Mientras que el primero admite calibración, el último depende de la geometría y el movimiento relativo de la escena. Esta tesis propone métodos que abordan i) la distorsión sistemática de profundidad y dos de las fuentes de error no sistemático más relevantes: ii.a) la interferencia por multicamino (Multipath Interference - MpI) y ii.b) los artefactos de movimiento. La distorsión sistemática de profundidad en cámaras ToF surge principalmente debido al uso de señales sinusoidales no perfectas para modular. Como resultado, las medidas de profundidad aparecen distorsionadas, pudiendo ser reducidas con una etapa de calibración. Esta tesis propone un método de calibración basado en mostrar a la cámara un plano en diferentes posiciones y orientaciones. Este método no requiere de patrones de calibración y, por tanto, puede emplear los planos, que de manera natural, aparecen en la escena. El método propuesto encuentra una función que obtiene la corrección de profundidad correspondiente a cada píxel. Esta tesis mejora los métodos existentes en cuanto a precisión, eficiencia e idoneidad. La interferencia por multicamino surge debido a la superposición de la señal reflejada por diferentes caminos con la reflexión directa, produciendo distorsiones que se hacen más notables en superficies convexas. La MpI es la causa de importantes errores en la estimación de profundidad en cámaras CWM ToF. Esta tesis propone un método que elimina la MpI a partir de un solo mapa de profundidad. El enfoque propuesto no requiere más información acerca de la escena que las medidas ToF. El método se fundamenta en un modelo radio-métrico de las medidas que se emplea para estimar de manera muy precisa el mapa de profundidad sin distorsión. Una de las tecnologías líderes para la obtención de profundidad en imagen ToF está basada en Photonic Mixer Device (PMD), la cual obtiene la profundidad mediante el muestreado secuencial de la correlación entre la señal de modulación y la señal proveniente de la escena en diferentes desplazamientos de fase. Con movimiento, los píxeles PMD capturan profundidades diferentes en cada etapa de muestreo, produciendo artefactos de movimiento. El método propuesto en esta tesis para la corrección de dichos artefactos destaca por su velocidad y sencillez, pudiendo ser incluido fácilmente en el hardware de la cámara. La profundidad de cada píxel se recupera gracias a la consistencia entre las muestras de correlación en el píxel PMD y de la vecindad local. Este método obtiene correcciones precisas, reduciendo los artefactos de movimiento enormemente. Además, como resultado de este método, puede obtenerse el flujo óptico en los contornos en movimiento a partir de una sola captura. A pesar de ser una alternativa muy prometedora para la obtención de profundidad, las cámaras ToF todavía tienen que resolver problemas desafiantes en relación a la corrección de errores sistemáticos y no sistemáticos. Esta tesis propone métodos eficaces para enfrentarse con estos errores

Improving the A-Contrario computation of a fundamental matrix in computer vision

Laboratoire MAP5 (Mathématiques appliquées Paris 5), CNRS UMR8145 Université Paris V - Paris DescartesThe fundamental matrix is a two-view tensor playing a central role in Computer Vision geometry. We address its robust estimation given pairs of matched image features, affected by noise and outliers, which searches for a maximal subset of correct matches and the associated fundamental matrix. Overcoming the broadly used parametric RANSAC method, ORSA follows a probabilistic a contrario approach to look for the set of matches being least expected with respect to a uniform random distribution of image points. ORSA lacks performance when this assumption is clearly violated. We will propose an improvement of the ORSA method, based on its same a contrario framework and the use of a non-parametric estimate of the distribution of image features. The role and estimation of the fundamental matrix and the data SIFT matches will be carefully explained with examples. Our proposal performs significantly well for common scenarios of low inlier ratios and local feature concentrations

Generic self-calibration of central cameras

International audienceWe consider the self-calibration problem for a generic imaging model that assigns projection rays to pixels without a parametric mapping. We consider the central variant of this model, which encompasses all camera models with a single effective viewpoint. Self-calibration refers to calibrating a camera's projection rays, purely from matches between images, i.e. without knowledge about the scene such as using a calibration grid. In order to do this we consider specific camera motions, concretely, pure translations and rotations, although without the knowledge of rotation and translation parameters (rotation angles, axis of rotation, translation vector). Knowledge of the type of motion, together with image matches, gives geometric constraints on the projection rays. We show for example that with translational motions alone, self-calibration can already be performed, but only up to an affine transformation of the set of projection rays. We then propose algorithms for full metric self-calibration, that use rotational and translational motions or just rotational motions