1.一種利用一條直線求解錐鏡面折反射攝像機(jī)鏡面參數(shù)的方法,其特征在于利用直線的坐標(biāo)及線像的系數(shù),所述方法的具體步驟包括:利用1幅圖像上提取個(gè)像點(diǎn)坐標(biāo),其中;其次,根據(jù)像點(diǎn)的像素坐標(biāo)求得線像的系數(shù)及錐頂角,為錐鏡面任一條母線與錐鏡面旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的夾角;最后,求得空間直線的坐標(biāo)以及錐鏡面頂點(diǎn)到攝像機(jī)光心的距離的鏡面參數(shù);
(1)把像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)無關(guān)的坐標(biāo)點(diǎn)
圖像物理坐標(biāo)系下的點(diǎn),最后經(jīng)過內(nèi)參數(shù)矩陣,內(nèi)參數(shù)矩陣為已知,其中,是縱橫比,是有效焦距,是傾斜因子,是攝像機(jī)主點(diǎn)的齊次坐標(biāo)矩陣,圖像物理坐標(biāo)系下的點(diǎn)則變成了圖像像素坐標(biāo)系下的點(diǎn),點(diǎn)的坐標(biāo)矩陣為,點(diǎn)和點(diǎn)的關(guān)系式為: ;則有;
(2)確定線像系數(shù)及錐頂角
空間中的點(diǎn)在錐鏡面折反射攝像機(jī)下空間點(diǎn)的投影,對(duì)應(yīng)在錐鏡面的投影為,錐鏡面的頂點(diǎn)為,攝像機(jī)的中心,坐標(biāo)軸在錐鏡面對(duì)稱軸上,軸在過原點(diǎn)的水平方向;根據(jù)Snell定律及錐面鏡的特點(diǎn),空間點(diǎn)的入射光線,錐面鏡對(duì)稱軸及折射光線在一個(gè)平面入射上,交投影面為,即空間點(diǎn)的成像點(diǎn);在入射光線與折射光線形成的平面上,虛擬視點(diǎn)與對(duì)稱于錐鏡面的母線,交于點(diǎn);入射光線與錐面鏡對(duì)稱軸的交點(diǎn)到的距離為,與夾角為;空間點(diǎn)對(duì)應(yīng)的虛擬視點(diǎn)的軌跡圓垂直于對(duì)稱軸并且圓心在上,半徑及視點(diǎn)軌跡圓到錐鏡面頂點(diǎn)的距離分別為:,其中為錐頂角的一半,為鏡面參數(shù),的距離為;根據(jù)空間兩點(diǎn)確定一條直線或者利用直線的坐標(biāo)表示則確定線段的直線方程,那么直線上任一點(diǎn)的坐標(biāo)表示即通過直線方程得到;由于虛擬視點(diǎn)的軌跡是以為半徑的圓;像點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物理坐標(biāo)系下的點(diǎn)的其次坐標(biāo)矩陣為,,其對(duì)應(yīng)的極半徑為:,其中,每個(gè)像點(diǎn)與像素坐標(biāo)系中軸的夾角為: ,;符號(hào)下標(biāo)i無特別說明表示第i個(gè),符號(hào)本身的意義不變;
在三維射影空間中,設(shè)空間直線上的兩個(gè)不同的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的齊次坐標(biāo)矩陣分別為,,其中; 則坐標(biāo)被定義如下:,則,,,; 則六元組坐標(biāo)滿足方程:;則在相差一個(gè)比例因子的情況下,對(duì)于任一六元組坐標(biāo)滿足,都對(duì)應(yīng)于三維空間中唯一的一類直線,即直線的坐標(biāo)為: ,其中,;設(shè)空間直線的坐標(biāo)表示為,由兩條直線坐標(biāo),相交有關(guān)系式:;入射光線的坐標(biāo)表示為,其中,,,;根據(jù)入射光線和空間直線相交利用式則獲線像方程為:,其中;把式帶入到式中,通過利用極坐標(biāo)化簡(jiǎn)得: ,其中線像的系數(shù),;設(shè),則有; 對(duì)進(jìn)行分解即求得線像的系數(shù);由得:,則得到錐鏡面的頂角;
(3)求空間直線的坐標(biāo)及錐鏡面折反射攝像機(jī)的鏡面參數(shù)
將式和式代入式化簡(jiǎn)后得:,其中,;對(duì)進(jìn)行分解即求得空間直線的坐標(biāo);繼續(xù)化簡(jiǎn)得到;得到空間直線的坐標(biāo)關(guān)系式:,解出,求得錐鏡面參數(shù)。