Camera Calibration without Feature Extraction

This paper presents an original approach to the problem of camera calibration using a calibration pattern. It consists of directly searching for the camera parameters that best project three-dimensional points of a calibration pattern onto intensity edges in an image of this pattern, without explicitly extracting the edges. Based on a characterization of image edges as maxima of the intensity gradient or zero-crossings of the Laplacian, we express the whole calibration process as a one-stage optimization problem. A classical iterative optimization technique is used in order to solve it. Contrary to classical calibration techniques which involve two consecutive stages (extraction of image features and computation of the camera parameters), our approach does not require any customized feature extraction code. As a consequence, it can be directly used with any calibration pattern that produces image edges, and it is also more robust. First, we describe the details of the approach. Then, we show some experiments in which two implementations of our approach and two classical two-stage approaches are compared. Tests on real and synthetic data allow us characterizing our approach in terms of convergence, sensitivity to the initial conditions, reliability, and accuracy. Calibration d'une cam era sans extraction de points d'int er^ et. R esum e : Nous penchant sur le probl eme de la calibration d'une cam era a partir d'une mire, nous pr esentons dans cet article une approche originale qui consiste a rechercher di-rectement les param etres de la cam era qui projettent les points du mod ele tridimensionnel sur des contours de l'image, sans extraire ces contours explicitement. Nous fondant sur une caract erisation des contours comme maxima du gradient de l'intensit e ou z eros du Laplacien, nous ramenons le probl eme de calibration a un simple probl eme d'optimisation, r esolu au moyen d'une m ethode d'optimisation it erative classique. Contrairement aux techniques de calibration classiques qui comportent deux etapes cons ecutives (extraction des primitives de calibration d'une image de la mire, puis calcul des param etres de la cam era a partir de ces primitives), notre approche ne n ecessite pas de code sp eciique destin e a extraire les primitives de calibration. On peut donc l'utiliser directement avec toute mire de calibration (la seule condition etant que la mire produise des contours dans l'image), et elle est aussi plus robuste. Dans une premi ere partie, nous d ecrivons les d etails de notre …