[发明专利]利用双平面镜装置和圆环点性质求解摄像机内参数

权利要求书

1.用于求解摄像机内参数的方法，其特征在于，由两个矩形平面镜片组成，利用两个平面镜之间的物体在两个平面镜中共形成四个像，根据圆环点的性质，线性求解摄像内参数；具体的步骤包括：拍摄三幅包括物体在平面镜中形成的四个像的图像，从图像上提取特征点；求解消失线，利用形成的一组对应特征点在一个圆周上，两个实平面镜法方向的无穷远点在一条直线上，这条直线称为无穷远直线，而无穷远直线的像称为消失线；圆的投影与消失线的交点就是圆环点的像，建立圆环点的像对绝对二次曲线的像的约束；利用三幅图像建立三组约束方程,可线性求解摄像机的内参数；

（1）求圆环点像的坐标

计算两个平面镜法方向的消失点与两个平面镜法平面的消失线：假设                                                与是两个平面镜，它们之间的夹角是,是平面镜在平面镜中的像，是平面镜在平面镜中所成的像，是一组对应点，其中点是空间中一个实点，在平面镜与之间，点是点在中的像，点是点在中的像，点是点在虚反射镜中的像，点是点中在虚反射镜中的像；根据平面镜成像原理，点在一个圆上；假设也是一组对应点，点是空间中一个实点，点是点在平面镜中的像，点是点在平面镜中的像，点是点在虚反射镜中的像，点是点中在虚反射镜中的像，点也在一个圆上；根据平面镜成像原理，点与关于平面镜对称，与也关于平面镜对称，所以所在的直线与所在直线平行，这两条直线、的交点就是反射镜法方向的无穷远点；与关于平面镜对称，与也关于平面镜对称，所在直线与所在直线平行，其交点是反射镜法方向的无穷远点；假设点分别是的像点，点所在直线与所在直线的交点是无穷远点的像，点就是反射镜法方向的消失点，其计算公式为；点分别是的像点，点所在直线与所在直线的交点是无穷远点的像，点就是反射镜法方向的消失点，其计算公式为 ；消失点所在的直线就是两镜面法向面的消失线，记为，则；

拟合点的像所在的二次曲线：点在一个圆上，它们在像平面上的投影在一条二次曲线上，根据像点的坐标拟合出二次曲线的方程；

求取圆环点的像：无穷远直线与圆的交点称为圆环点，而无穷远直线的像，即消失线，与圆的像的交点称为圆环点的像，二次曲线是圆在像平面上的投影，消失线与的交点就是圆环点的像；

（2）计算摄像机的内参数

获取三幅图像，建立圆环点的像对绝对二次曲线像的六组约束方程，线性求解出摄像机的5个内参数：为图像的畸变因子，为图像坐标系中轴轴的尺度因子，是主点坐标，为摄像机的5个内参数，即内参数矩阵。