随着计算机应用技术的不断发展,计算机视觉技术在工业检测、医学图像处理、人工智能等领域得到日益广泛的应用。在计算机视觉领域中,相机标定是从二维图像恢复三维物体几何信息的基本步骤,是计算机视觉应用的基础。目前广泛使用平面标定板对相机参数进行标定。随着CCD相机的价格不断降低,多相机系统在实际工程中应用越来越广泛。其中,向内看的多相机系统:1)工作效率比单台相机高;2)多个相机同时拍摄运动物体,可实现对运动物体的三维重建;3)大场景的三维重建应用中,也往往应用多个相机从不同视角进行拍摄。但是,多相机系统也面临着问题:平面标定物无法使多个不同视角的相机同时可视。因此,我们需要寻找适用于多相机系统的非平面的相机标定方法。针对多相机系统,本文提出了一种利用圆球标定物进行相机标定的新方法。该方法首次使用三个圆球的球心构成空间平面,并提出两种新方法求解圆球球心的空间相对距离,从而建立起该空间平面到图像平面的单应关系,使圆球标定方法与平面板标定方法的基本几何原理一致。本文首先介绍了射影几何、相机标定的基本概念,分析了经典平面标定板法的标定原理;其次,提出了一种基于圆球射影几何特性的相机标定方法,其中采用亚像素边缘提取算法提取圆球在图像平面的投影,利用空间圆球与其投影二次曲线之间的关系,求解球心投影,并提出两种方法求解圆球球心的空间相对距离,利用球心以及球心连线的中点计算图像平面与空间平面的单应性矩阵,获得圆环点投影,并计算相机内参数;然后,在内参数已知的基础上,计算圆球球心与相机光心的距离,从而获得相机外参数;最后,采用圆球作为定位标记,研究其能达到的定位精度。仿真实验说明,采用本文方法时,相机焦距的标定精度优于采用经典平面标定板时的标定精度,相机主点的标定精度接近平面标定板标定时的精度。在真实实验中,本文方法的稳定性低于平面标定板的稳定性。另外,采用普通乒乓球作为定位标记,球心的定位精度可达0.02mm。