定位系統中相機傾斜的程序校正

Question

快速介紹：
我們正在開發一種定位系統，其工作原理如下。我們的相機位於機器人上並朝上（朝天花板方向）。在天花板上我們有像地標這樣的東西，多虧我們可以計算出機器人的位置。它看起來像這樣：

我們的問題：
相機傾斜了一下（0-4度，我認爲），因爲機器人的表面並不完全是偶數。這意味着，當機器人轉身但坐在相同的座標上時，攝像機會看到天花板上的不同位置，因此我們的定位程序會產生機器人的不同位置，即使它只是轉過身而未被移動位。

我們目前的（硬編碼）解決方案：
我們已經採取了一些測試照片從相機中，圍繞透鏡軸轉動它。從圖片中我們推斷出它傾斜約。在圖片的「向上方向」4度。使用一些簡單的幾何變換，我們設法減少傾斜效應並找到真實的相機位置。在下面的圖片上，灰點表示圖片的中心，黑點表示相機所在的天花板上的真實位置。黑點由灰點轉換而來（其位置是通過修正灰點位置來計算的）。正如您可以輕鬆注意到的那樣，灰色圓點在天花板上形成一個圓圈，黑色圓點則是該圓圈的中心。

與我們的解決方案的問題：
我們的做法是完全不可移植。如果我們將相機移動到新的機器人上，傾斜的角度和方向將不得不被完全重新校準。因此，我們希望將校準階段留給用戶，這需要拍攝一些照片，由他評估傾斜參數，然後將其設置在程序中。我對你的問題是：你能想出任何更好的（更自動的）解決方案來計算傾斜參數或糾正照片上的傾斜嗎？

Answer 1

不錯的工作。自動校準是一個很好的挑戰。

一個想法是使用屋頂瓦片的平行線： 如果攝像機是完全水平的，那麼所有的線條也將在圖片中平行。 如果照相機傾斜，則所有線條都是割線（它們相交於消失點）。

現在，這可能很難實現。對於您使用的相機，首先需要糾正失真，以便線條確實是筆直的。

您的實際方法可能更簡單，更健壯。正如你所描述的那樣，它似乎可以自動變成用戶友好的。讓機器人自行開啓，並務實地確定圖片中哪個點位於相同的位置。