[发明专利]一种基于三线法的远景摄像机标定方法

说明书

技术领域

本发明属于机器视觉标定技术领域，尤其涉及一种基于三线法的远景摄像 机标定方法。

背景技术

在机器视觉的相关领域里，我们要通过图像来求取图像中某一物体或一点 在现实世界的几何参数，如位置、姿态、运动方式等等，即通过现实空间在二 维图像平面上的投影来进行进一步的研究。即摄像机的标定。

作为一个较为普遍的常识我们知道，在现实世界中位置相互平行的直线， 如果将其投影在二维平面上来看，这三条直线将由于透视效果而具有相同的交 点。用学术词语表示为：一条空间直线上的无穷远像素集在视平面上形成的收 敛点称为消失点，而在三维空间内相互平行的直线拥有共同的消失点。而根据 这样一个约束条件，我们可以通过消失点、平行直线在二维图像中的斜率与摄 像机外部参数之间的关系，求取摄像机的外部参数。该方法相关参数获取方式 较为简单，只要已知摄像机内部参数、三条直线在像素坐标系即图片中的位置 以及三条平行直线相对客观现实坐标系X轴的偏移量，便可以对求得外部参数。

同时，对于内部参数的标定，选择黑白方块交替排列的棋盘作为空间参照 物，可以保证在测量时在任何一边上都没有偏移。又因为棋盘格子的规则性， 所以格线角点也让亚像素定位函数更方便使用选择黑白方块交替排列的棋盘作 为空间参照物，可以保证在测量时在任何一边上都没有偏移。又因为棋盘格子 的规则性，所以格线角点也让亚像素定位函数更方便使用。

三维世界内的三条平行直线在被待标摄像机拍摄进二维图片以后，我们需 要对图像中的这三条直线进行识别与提取。在这里我选择的算法是基于LSD的 直线提取算法。

但传统的使用棋盘的内部参数标定方法以及直线提取算法在处理大范围、 广角度的远景摄像机拍摄范围时，不能很好的识别出所需要的角点与直线，因 此，需要找到一个新的方法将这些远景摄像机标定时会遇到的问题予以解决。

发明内容

针对传统棋盘内部参数标定方法以及直线提取算法在处理大范围、广角度 的远景摄像机拍摄范围时不能很好的识别出所需要的角点与直线这些问题，本 发明提出了一种基于三线法的远景摄像机标定方法，包括：

步骤1、通过实验获取远景摄像机在拍摄棋盘图片时从远景拍摄范围逐渐变 化到近景拍摄范围过程中发生镜头畸变的时刻即为畸变临界时刻；

步骤2、存储畸变临界时刻所拍摄棋盘图片的角点数据；

步骤3、对已有角点数据求取摄像机内部参数并存储，以供外部参数标定使 用；

步骤4、拍摄实际图片，并将其进行二值化处理；

步骤5、提取图片中的三条平行直线，并计算斜率、消失点信息；

步骤6、将步骤5计算好的信息以及步骤3中求取的摄像机内部参数代入三 线法计算外部参数的计算公式，计算摄像机外部参数。

所述步骤5中提取图片的三条平行直线具体包括：

步骤501、读入二值化处理完毕的图片；

步骤502、检测并在当前图片中标注出所有检测到的直线；

步骤503、根据初步筛选条件，重复筛选直线，排除掉近似的水平直线、垂 直直线、长度较短的直线；

步骤504、根据进一步筛选条件，重复筛选直线，设置直线横向像素位置， 根据固定摄像机所拍摄图片的三条直线所在区域的位置将待测图片划为三个搜 索区域；

步骤505、根据设置的直线斜率条件，重复筛选直线，将不符合斜率条件的 直线排除掉；

步骤506、求取消失点，然后将偏离消失点最远的直线淘汰掉，重复筛选， 直至剩下三条支线，供外部参数标定使用。

本发明的有益效果在于：解决了使用三线法难以标定远景摄像机的问题， 找到一个适合远景摄像机的标定方法，本方法在标定测试场地实际环境时，其 高度误差不超过2％(见附表1)；其标志线长度测量误差不超过7％(见附表2～6)。

附图说明

图1本发明的一种基于三线法的远景摄像机标定方法。

图2采用本发明的方法所进行标定实验的实际对象图。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

本发明提出了一种基于三线法的远景摄像机标定方法，如图1所示，具体 包括：