專利名稱：一種利用正三棱柱靶標(biāo)求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，是一種利用正三棱柱靶標(biāo)求解圓環(huán)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)來(lái) 進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定的新方法。
背景技術(shù)：
攝像機(jī)標(biāo)定是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基礎(chǔ)，是完成三維重建的關(guān)鍵步驟之一。近20年來(lái)一 直被學(xué)者們廣泛研究.一般來(lái)說(shuō)，攝像機(jī)標(biāo)定算法可分為自標(biāo)定和傳統(tǒng)的標(biāo)定。當(dāng)前最常 用的是傳統(tǒng)的標(biāo)定算法，即利用已知的標(biāo)定物作為空間參照物，通過(guò)空間點(diǎn)與圖像點(diǎn)之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)建立單應(yīng)矩陣，求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)。在此過(guò)程中必須確定空間物體點(diǎn)的三維 幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，而這種相互關(guān)系是由攝像機(jī)成像的幾何模 型決定的，這些幾何模型的參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。大多數(shù)條件下這些參數(shù)都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得 到的，這個(gè)過(guò)程就是攝像機(jī)標(biāo)定過(guò)程。在文獻(xiàn)"Computer Vision :A Modern APProach" (David A. Forsyth, Jean Ponce Faugeras著，林學(xué)閆，王宏等譯.電子工業(yè)出版社，2004)中給出了一種較為常用的攝像機(jī) 幾何成像模型，設(shè)點(diǎn)P為空間中任意一點(diǎn)，它的世界坐標(biāo)為M = (Xw, Yw, ZW)T，它對(duì)應(yīng)于圖像 平面上的像素點(diǎn)ρ坐標(biāo)為m = (u, ν)τ，則攝像機(jī)成像公式表示為λ (u，V)T = K[R，Τ] (Xw， Yw' Zw)τ ο 其中
權(quán)利要求
1. 一種利用正三棱柱靶標(biāo)求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的方法，其特征在于它是由任意邊長(zhǎng)相等 的兩個(gè)全等正三角形和三個(gè)全等正方形組成。我們?nèi)∪切稳我鈨蓚€(gè)邊的中點(diǎn)以及這兩條 邊上的中線的中點(diǎn)和正方形的邊上以及對(duì)角線的中點(diǎn)，再利用無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)性質(zhì)和拉蓋爾定理 的推論線性解出攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)。具體步驟包括所需圖像上各邊所在直線滅點(diǎn)坐標(biāo)求解，平 面圓環(huán)點(diǎn)圖像坐標(biāo)求解，攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣(5參數(shù))求解。(1)求解圖像上各邊所在直線滅點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)空間正三棱柱ABC-A1B1C1, P100, P2oo, P3oo, P4 0分別為三角形ABC所在平面的AD，BC, BF, AC所在直線上無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)，它們的成像點(diǎn)分別為Pl，p2, p3, P4 ；在面BCB1C1上，P2oo，P5oo， Pgoo, P9oo分別BC，CC1, BC1, B1C所在直線上無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)，它們的成像點(diǎn)分別P2，P5, P8, P9 ；在面 ACA1C1上P4oo，P5oo，P6oo，P7oo分別是AC，CC1, AC1, A1C所在直線上無(wú)窮遠(yuǎn)點(diǎn)，它們的成像點(diǎn)分 別為P4，P5, P6, P7，輸入圖像，提取圖像中的特征點(diǎn)坐標(biāo)，利用交比不變性和調(diào)和共軛求出各 滅點(diǎn)坐標(biāo)。(2)平面圓環(huán)點(diǎn)圖像坐標(biāo)求解設(shè)正三棱柱中三角形ABC所在平面為Π，其上圓環(huán)點(diǎn)圖像坐標(biāo)為πιη(Χι+Χ2 ，Υι+Μ，1)， Iiijl (X1-X2I, Y1-Y21,1)。設(shè)ABC為等邊三角形，D，F(xiàn)分別是邊BC和AC得中點(diǎn)，E，G分別是中 線AD和BF的中點(diǎn)，則AD丄BC，BF丄AC，得到關(guān)于圓環(huán)點(diǎn)圖像坐標(biāo)的方程
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用空間正三棱柱為靶標(biāo)求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的方法，對(duì)標(biāo)定塊拍攝一幅包含三個(gè)可視面的圖像；提取圖像中各邊頂點(diǎn)以及中點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，確定三角形兩條邊及其中線和正方形的兩個(gè)邊和對(duì)角線所在直線上滅點(diǎn)坐標(biāo)，利用拉蓋爾定理的推論求出各個(gè)面上圓環(huán)點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，建立圓環(huán)點(diǎn)圖像關(guān)于攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的約束方程，線性解出攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)(包括攝像機(jī)主點(diǎn)坐標(biāo)，有效焦距和傾斜因子)。本發(fā)明可以根據(jù)一幅圖片線性求解攝像機(jī)的全部?jī)?nèi)參數(shù)。利用本發(fā)明中標(biāo)定塊可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)標(biāo)定，減少了標(biāo)定過(guò)程中由測(cè)量引起的誤差。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102110290SQ20091016324
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者王慧, 胡曉華, 趙越 申請(qǐng)人:云南大學(xué)