[发明专利]一种标定摄像机参数的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及摄像机标定技术，特别涉及一种标定摄像机参数的方法及装置。

背景技术

随着计算机视觉技术的发展和应用，在摄影测量以及计算机视觉领域，通过摄像机对被测目标进行摄像，然后从摄像得到的图像中，利用计算机视觉技术重构出被测目标的空间位置结构，也就是建立被测目标的空间位置坐标与通过摄像机摄像得到的图像中对应被测目标的平面位置坐标之间的几何关系，通过平面图像的平面位置坐标信息恢复出被测目标的空间位置坐标信息，对于遥感测量、拍摄有着重要的意义。而建立上述几何对应关系，首先必须确定摄像机成像的数学模型，该数学模型的参数即为摄像机参数，大多数情况下这些参数必须通过实验与计算才能得到，通过实验与计算得到摄像机参数的过程就称之为摄像机标定。在摄影测量和计算机视觉领域，摄像机参数的标定是重要环节，其标定结果的精度和算法的稳定性直接影响最终测量或识别结果的准确性，即影响构建的被测目标的空间位置结构的精度。

摄像机参数包括摄像机内参数以及外参数，内参数是指恢复光线束形状的要素，主要包括：像主点、摄像机的主距以及透镜畸变系数等，外参数是指确定光线束在给定物方空间坐标系中位置和朝向的要素，包括投影中心和摄像机光轴方位在物空间坐标系中的三个角度量等参数，由于摄像机外参数与本发明无关，因而，后续本发明中所述的摄像机参数为内参数。

现有标定摄像机参数的方法是利用一个标准参照物与通过摄像机摄像得到的多幅图像建立包含摄像机内外参数的对应约束关系(共线方程)，来确定摄像机模型的各个内外参数之间的非线性方程，通过迭代运算得到一组摄像机内外参数最优解的集合。但该方法的限制条件较多，特别是需要多幅标定靶(标准参照物)图像参与标定工作，使摄像机参数的运算过程引入了更多的外参数，而且，建立的非线性方程或方程组中，内参数和外参数之间相互约束、相互影响，增加了标定结果的不稳定性，使得摄像机参数标定精度较低，从而影响构建的被测目标的空间位置结构的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种标定摄像机参数的方法，使得摄像机参数分别独立标定，提高摄像机参数的标定精度。

本发明的另一目的在于提供一种标定摄像机参数的装置，使得摄像机参数分别独立标定，提高摄像机参数的标定精度。

为达到上述目的，本发明提供的标定摄像机参数的方法，该方法包括：

获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像；

获取标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标；

根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点，获取基准直线上虚拟网格点的坐标；

根据像主点附近无畸变区域像素点信息获取消隐点坐标；

根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟无畸变网格点坐标；

根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数；

根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。

所述根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点包括：

在待构建的虚拟网格中获取像主点附近无畸变区域像素点；

分别拟合虚拟网格中行向和列向虚拟网格点直线方程；

分别获取拟合的行向和列向直线方程中曲率最小的直线方程；

根据获取的曲率最小的直线方程获取基准点。

根据最小二乘法分别拟合所述虚拟网格中行向和列向虚拟网格点直线方程。

通过计算虚拟网格中各相应网格点与对应的拟合直线间的距离的平方和获取该拟合曲线的曲率。

所述根据获取的曲率最小的直线方程获取基准点包括：

选取曲率最小的行向直线方程对应的网格行与曲率最小的列向直线方程对应的网格列对应的虚拟网格点为基准点；或

选取曲率最小的行向直线方程与曲率最小的列向直线方程的交点为基准点。

将像主点附近无畸变区域像素点组成行向和列向直线束，分别求解行向和列向直线束组成的超定方程组，获取所述消隐点坐标。

所述根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟网格点包括：