[发明专利]摄像机标定的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理和计算机视觉领域，特别涉及一种摄像机标定的方法 和装置。

背景技术

摄像机几何模型参数的获取过程被称为摄像机标定，它是图像处理和计算 机视觉领域里从二维图像提取三维空间信息必不可少的步骤，被广泛应用于三 维重建、导航、视觉监控等领域。摄像机标定在一定的摄像机模型下，经过对图 像进行处理，利用一系列数学变换和计算方法，求取摄像机模型的参数。

现有技术中，传统的使用标定参照物的方法获得了较广泛的应用，其中典 型的有Tsai的两步法。这些传统的方法由于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方便，因为标 定参照物的使用和位置调整将导致在线任务的中断。

在实现本发明的过程中，发明人发现上述现有技术至少具有以下缺点：

需要通过标定块或标定模版等参照物得到高精度的已知场景结构信息，过 程复杂；而且在很多实际应用场合中无法使用标定参照物，限制较多。

发明内容

为了在不依赖于标定参照物的情况下，在线地、实时地标定摄像机内部参 数，并且快速、简单地求解参数，本发明实施例提供了一种摄像机标定的方法 和装置。所述技术方案如下：

一种摄像机标定的方法，包括：

对摄像机拍摄的图像进行尺度不变特征SIFT特征点的提取和匹配，得到所 述图像中对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐标，所述图像为所述 摄像机围绕光心旋转拍摄得到的同一场景的至少两幅图像；

根据所述对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐标，选择标定参 考图像和有效图像；

根据所述对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐标，建立所述标 定参考图像与所述有效图像之间的变换关系；

根据所述变换关系，计算所述摄像机的内部参数，完成所述摄像机的标定；

其中，所述根据所述对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐标， 选择标定参考图像和有效图像，包括：

选择所述图像中的一幅作为参考图像，根据对应于同一个三维空间点的 SIFT特征点的象素坐标，使用位姿估计算法计算除所述参考图像外的其他图像 相对于所述参考图像之间的相关旋转方位，所述旋转方位为三个坐标轴向的旋 转角度；

选择在三个坐标轴向的旋转角度中，有至少一个坐标轴向的旋转角度满足 预先设定的角度的其他图像为候选有效图像；

选择拥有所述候选有效图像的数量最多的参考图像为标定参考图像；

选择所述标定参考图像和所述标定参考图像的候选有效图像为标定的有效 图像。

一种摄像机标定的装置，包括：

特征点处理模块，用于对摄像机拍摄的图像进行尺度不变特征SIFT特征点 的提取和匹配，得到所述图像中对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素 坐标，所述图像为所述摄像机围绕光心旋转拍摄得到的同一场景的至少两幅图 像；

选择模块，用于根据所述对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐 标，选择标定参考图像和有效图像；

建立模块，用于根据所述对应于同一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐 标，建立所述参考图像与所述有效图像之间的变换关系；

计算模块，用于根据所述建立模块中建立的所述变换关系，计算所述摄像 机的内部参数，完成所述摄像机的标定；

其中，所述选择模块包括：

计算单元，用于选择所述图像中的一幅作为参考图像，根据所述对应于同 一个三维空间点的SIFT特征点的象素坐标，计算除所述参考图像外的其他图像 相对于所述参考图像之间的相关旋转方位，所述旋转方位为三个坐标轴向的旋 转角度；

选择单元，用于选择在三个坐标轴向的旋转角度中，有至少一个坐标轴向 的旋转角度满足预先设定的角度的其他图像为候选有效图像；

所述选择单元还用于选择拥有所述候选有效图像的数量最多的参考图像为 标定参考图像；

所述选择单元还用于选择所述标定参考图像和所述标定参考图像的候选有 效图像为标定的有效图像；

其中，所述计算单元包括：

选择子单元，用于选择所述图像中的一幅作为参考图像；