[发明专利]利用单个球及圆切线的性质标定拋物折反射摄像机的方法

权利要求书

1.一种利用空间中的一个球及圆切线的性质标定抛物折反射摄像机内参数的方法，其特征在于由空间中的一个球作为靶标；所述方法的具体步骤包括：首先，用抛物折反射摄像机从不同的位置拍摄3幅含有球的图像，提取镜面轮廓投影的边缘点和靶标图像边缘点，使用最小二乘法拟合获得镜面轮廓投影和球的图像方程；其次，在抛物折反射单位视球模型中，根据像点和其对拓像点的关系获得对拓像点，从而估计球像的对拓球像；在球像上取一个点，由对拓像点的定义，像点关于球像的切线和对拓像点关于对拓球像的切线交于一个影消点；影消点关于球像和对拓球像极线的交点为一个影消点；两个影消点所在的直线为影消线；影消线与球像的交点为圆环点的像，三幅图像提供三组圆环点的像；最后，利用圆环点的像对绝对二次曲线像的约束求解摄像机内参数；

(1)确定圆环点的像

在球Q的投影小圆S₁₊上任取一个点A₁₊，用A_1-表示A₁₊关于单位视球的中心O对称的点，即对拓点，则点A_1-是S₁₊关于单位视球球心O的对称圆，即对拓圆S_1-上；L₁₊为A₁₊关于投影小圆S₁₊的切线，L_1-为A_1-关于对拓圆S_1-的切线；根据对拓点的定义，L₁₊//L_1-，于是L₁₊和L_1-具有相同的无穷远点，这里用表示L₁₊,L_1-方向上的无穷远点；点关于小圆S₁₊,S_1-的极线记为H₁₊,H_1-，根据对极几何关系，H₁₊//H_1-，于是H₁₊和H_1-具有相同的无穷远点，这里用表示；点所在的直线为无穷远直线根据圆环点的定义，与小圆S₁₊交于圆环点I,J；

用a₁₊,a_1-分别表示A₁₊,A_1-的像，则{a₁₊,a_1-}为一对对拓像点；记过点a₁₊关于二次曲线C₁₊的切线为l₁₊，过点a_1-关于二次曲线C_1-的切线为l_1-，则根据射影变换的性质，直线l_1±，即l₁₊,l_1-的缩写，为直线L_1±，即L₁₊,L_1-的缩写，的像，于是通过直线l₁₊,l_1-确定小圆S₁₊所在平面的影消点d₁，即的像；影消点d₁关于球像C₁₊和对拓球像C_1-的极线分别为h₁₊,h_1-，即H₁₊,H_1-的像，极线h₁₊,h_1-的交点为d'₁，即的像；影消点d₁和d'₁所在的直线为小圆S₁₊所在平面的影消线l₁，即的像；最后，求直线l₁与球像C₁₊的交点得到一对共轭虚点，为小圆S₁₊所在平面上的圆环点的像m_1I,m_1J。