[发明专利]摄像机标定的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测技术领域，尤其涉及一种摄像机标定的方法及 装置。

背景技术

在计算机视觉检测过程中，为了获取计算机图像象素点与实际物理空间点 的对应关系，摄像机标定是必不可少的过程。所述摄像机标定，就是在一定的 摄像机模型下，经过对图像的处理，利用一系列数学变换和计算方法，获得摄像 机内部的几何和光学特性(也即内部参数)，以及摄像机坐标系相对于空间坐标 系的位置关系(也即外部参数)。

在现有技术中，有多种摄像机的标定方法，如传统标定方法，自标定方法 等。下面分别介绍一下传统标定法和自标定法的原理。

(一)传统标定法

利用传统标定法进行摄像机标定的时候，需要使用标定参照物。传统标定 法可包括直接线性变换标定法(DLT)，径向排列约束(RAC)标定法，主动视觉 标定法和平面标定法等。下面以直接线性变换标定法和径向排列约束标定法为 例，描述一下传统标定法的基本原理。

直接线性变换标定法是由Abdal-Aziz和Karara于70年代初提出的。该方 法首先需建立摄像机成像模型线性方程组，并测出场景中一组点的世界坐标和 其在成像平面上的对应坐标，然后将这些坐标值代入该线性方程组中求出该线 性方程组的未知系数，该线性方程组的系数包含了摄像机的内部参数。

但是，直接线性变换标定法忽略了镜头畸变，只适合视野较小的摄像机标 定。当镜头畸变明显时(尤其是采用广角镜头)，所述摄像机成像模型线性模型 无法准确地描述摄像机的成像过程，这时在摄像机的标定过程中需要引入畸变 因子进行校正。

Tsai于80年代中期提出了基于RAC(径向排列约束)的标定方法。该方法 的核心是利用径向一致约束，来求解除摄像机光轴方向的平移外的其它摄像机 外部参数，然后再求解摄像机的其它参数。由于RAC方法考虑了径向畸变，因 此相比DLT方法，它的精度更高。

(二)自标定法

1992年，O.D.Faugeras，Q.T.Luong，和S.J.Maybank首先提出了自标定的 概念，使得在场景未知和摄像机任意运动的一般情形下的摄像机标定成为可能。 也就是说，利用自标定方法进行摄像机标定时，不需要标定参照物，仅仅是通 过图像点之间的对应关系就可以对摄像机进行标定。自标定依据的是多幅图像 中成像点间存在的特殊约束关系(如极线约束)，因此可以不需要场景的结构信 息。常用的自标定方法包括：基于Kruppa方程的自标定方法和基于绝对二次曲 面、无穷远平面的自标定方法等。

但是，在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下的问 题：

由于传统标定法在拍摄和标定过程中一直需要使用标定参照物，因而给拍 摄操作及标定方法的使用带来了很大的不便。特别是在一些计算机视觉和摄影 测量任务的执行过程中，摄像机的焦距、位置等参数由于受视觉或测量系统的 机械震动或热效应影响而变化，或者由于执行某一具体的任务而需要有意改变， 从而使得初始的摄像机标定参数不再有效，因而需要进行在线重标定。而由于 标定参照物的使用和位置调整将导致在线任务的中断，所以传统标定方法不适 合在线重标定。而自标定方法的标定精度不高，鲁棒性不足；并且利用自标定 方法进行摄像机标定时一般无法获取摄像机的外部参数。

发明内容

本发明的实施例提供一种摄像机的标定方法及装置，以实现在线摄像机标 定，并提高摄像机标定的精确度。

本发明实施例摄像机的标定方法采用以下技术方案：

一种摄像机的标定方法包括如下步骤：

利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄像机 的初始标定参数；

获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数，其中 所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括 所述标定参照物；

利用所述摄像机的初始标定参数及所述匹配特征参数，对所述待标定图像 进行标定，获取摄像机新的标定参数。

本发明实施例摄像机的标定装置采用以下技术方案：

一种摄像机的标定装置包括：

初始标定参数获取单元，用于利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像 机进行初始标定，获取摄像机的初始标定参数；