中文摘要：

全向摄像机较之传统摄像机有大视角的优势，在机器人导航、大范围场景的重建与漫游、虚拟现实等领域有很好的应用前景。摄像机标定是从二维图像获取物体三维几何结构与运动参数的过程，是这些应用中不可或缺的关键步骤。全向摄像机的成像过程复杂，获取的图像畸变非常大，标定相对传统摄像机更加困难，目前全向摄像机标定研究是计算机视觉领域的一个研究热点。 本研究首先提出了单光心反射折射摄像机中空间点的射影性质，基于此，提出了直线的反射折射图像对摄像机参数产生的几个约束；利用这些约束，分别提出了基于空间直线和基于空间共线点的标定算法,对算法的鲁棒性和不确定性进行了分析，在具有摄像机的某些先验信息的情况下，基于空间共线点的标定方法鲁棒性和精确性较好；研究了单光心反射折射摄像机自动标定和直线的像二次曲线提取，提出了基于边界椭圆的自标定方法，利用空间点的射影性质优化自标定参数的同时，得到直线的像二次曲线；利用全向摄像机畸变校正模型参数和摄像机内参数之间的约束关系，实现了包含全向摄像机和普通摄像机的系统的标定；设计了一个基于全向摄像机的视觉太阳罗盘原型，可以实现极端环境下的方向定位。