攝像機是機器視覺系統(tǒng)獲取圖像的關(guān)鍵部件，攝像機和數(shù)碼照相機、掃描儀等又被統(tǒng)稱為圖像傳感器，其將被處理目標(biāo)物體的光形象轉(zhuǎn)換為視頻電信號，再將此信號A/D轉(zhuǎn)換并送到處理器后就可以處理、分析、識別該目標(biāo)物體了。
攝像機攝入的圖像中的每一點的亮度反映了空間物體表面某點反射光的強度，而該點在圖像上的位置于空間物體表面相應(yīng)點的幾何位置有關(guān)，這些位置的相互關(guān)系，由攝像機成像幾何模型所決定，該幾何模型的參數(shù)稱為攝像機參數(shù)。這些參數(shù)必須由試驗和計算決定，試驗和計算的過程稱為攝像機標(biāo)定。
攝像機的標(biāo)定過程就是確定攝像機的幾何和光學(xué)參數(shù)，以及攝像機相對于世界坐標(biāo)系的方位。由于標(biāo)定精度的大小，直接影響著機器視覺的精度。因此，只有做好了攝像機標(biāo)定工作，后續(xù)工作才能正常展開，可以說，提高標(biāo)定精度也是當(dāng)前科研工作的重要方面之一。
攝像機模型是光學(xué)成像幾何關(guān)系的簡化，最簡單的模型是線性模型，或稱針孔模型(pin－h(huán)ole model)。當(dāng)計算精度要求較高，尤其是當(dāng)攝像機的鏡頭是廣角鏡頭時，線性模型不能準(zhǔn)確的描述攝像機的成像幾何關(guān)系，所以要用非線性模型。
攝像機標(biāo)定還與機器視覺系統(tǒng)的任務(wù)有關(guān)，在立體視覺中，一般需要使用兩個或更多的攝像機，所以，還需要知道各個攝像機之間的幾何關(guān)系。另外還有hand－eye calibration等。
一般的攝像機標(biāo)定方法都需要在攝像機前放一個已知形狀與尺寸的物體，稱為標(biāo)定物或標(biāo)定參照物(reference object)。由于，在某些視覺系統(tǒng)中(如機器人視覺系統(tǒng)，主動視覺系統(tǒng)等)，需要經(jīng)常改變攝像機的位置或調(diào)整攝像機光學(xué)系統(tǒng)(如光圈與焦距)，因此，在每次調(diào)整后，都需要做攝像機標(biāo)定。在這種情況下，在攝像機工作環(huán)境中放一個標(biāo)定塊常常是不現(xiàn)實的，而攝像機自標(biāo)定是指不需要使用標(biāo)定物的定標(biāo)方法。
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攝像機自標(biāo)定相對于傳統(tǒng)方法有更好的靈活性和實用性，通過多年的不懈努力，理論上的問題已基本解決，目前研究的重點是如何提高標(biāo)定算法的魯棒性以及如何很好地用這些理論來解決實際視覺問題。為了提高魯棒性，在實際應(yīng)用中建議更多的使用分層逐步自標(biāo)定方法，并應(yīng)對自標(biāo)定的結(jié)果進行線性優(yōu)化。線性攝像機的標(biāo)定涉及到三個坐標(biāo)系：圖像坐標(biāo)系、攝像機坐標(biāo)系和世界坐標(biāo)系。
圖像坐標(biāo)系
攝像機采集的圖像以標(biāo)準(zhǔn)電視信號的形式經(jīng)高速圖像采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像，并輸入計算機。每幅數(shù)字圖像在計算機內(nèi)為M*N數(shù)組，M行N列的圖像中的每一個元素(稱為像素，pixel)的數(shù)值即是圖像點的亮度(或稱灰度)。在圖像上定義直角坐標(biāo)系u,v，每個像素的坐標(biāo)(u,v)分別以該像素為單位的圖像坐標(biāo)系坐標(biāo)。由于(u,v)只表示像素位于數(shù)組中的列數(shù)和行數(shù)，并沒有用物理單。
攝像機坐標(biāo)系
攝影機坐標(biāo)系的原點為攝像機光心，x軸與y軸與圖像的X,Y軸平行，z軸為攝像機光軸，它與圖像平面垂直。光軸與圖像平面的交點，即為圖像坐標(biāo)系的原點，構(gòu)成的直角坐標(biāo)系稱為攝像機坐標(biāo)系。
攝像機坐標(biāo)系
由于攝像機可安放在環(huán)境中的任意位置，在環(huán)境中選擇一個基準(zhǔn)坐標(biāo)系來描述攝像機的位置，并用它描述環(huán)境中任何物體的位置，該坐標(biāo)系稱為世界坐標(biāo)系。攝像機坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)矩陣與平移向量來描述。
