[发明专利]一种标定摄像机的方法、存储介质、运算器和系统

说明书

本发明公开了一种标定摄像机的方法、存储介质、运算器和系统，方法流程包括获取场景图像的步骤、对场景图像进行特征点提取和二次曲线拟合的步骤、计算正交隐消点坐标组的步骤和计算摄像机内参数的步骤。存储介质存储有运行后执行上述方法的程序。运算器包括一处理器和上述存储介质。系统包括一平面折反射摄像机和上述运算器。本发明方案的试验场景搭建简单，对场景精度要求低，便于操作，运算量小，运算精度高。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，尤其是一种利用反射点在双平面镜中的对称性和极点极线以及共轭直径的性质求解摄像机内参数的方法、存储介质、运算器和系统。

背景技术

计算机视觉的中心任务就是对图像进行理解，而它的最终目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力。这种能力将不仅使机器能感知包括形状、姿态、运动等在内的三维环境中物体的几何信息，而且能对它们进行描述、存储、识别与理解。摄像机标定就是确定从三维空间点到它的二维图像点之间的映射关系，它是许多计算机视觉应用必不可少的步骤。为了确定这一映射过程，需要建立摄像机的几何成像模型，几何模型的参数称为摄像机参数，摄像机参数可分为内参数和外参数两类。内参数描述成像系统的成像几何特性，外参数描述成像系统关于世界坐标系的方向和位置。摄像机标定可分为传统标定、自标定和基于几何实体的标定。无论哪种标定方法，都旨在建立二维图像与摄像机内参数之间的约束关系，特别是线性约束关系，这是目前摄像机标定所追求的目标，也是目前计算机视觉领域研究的热点之一。

文献“A theory of single-viewpoint catadioptric image formation”(Baker S.,Nayar S.International Journal of Computer Vision,1999, 35(2):175–196)提出折反射系统是由一个传统的摄像机和正前方的反射镜面组成。并将其分为两大类：中心折反射系统以及非中心折反射系统。其中，中心折反射系统根据相机前方所放的反射镜的不同又分为：抛物折反射 (在正交相机前面放置一个旋转的抛物镜面)、双曲折反射(在透视相机的前面放置一个旋转的双曲镜面)、椭圆折反射(在透视相机前面放置一个旋转的椭圆镜面)、平面折反射(在透视摄像机前面放置一个平面)。

中心折反射摄像机成像视野大，具有单一有效视点约束，成像的过程容易建立数学模型，它在机器人导航，虚拟监控，与三维建模等领域有着广泛的应用，由于平面镜制作简单且有良好的成像性质所以对中心折反射摄像机的研究尤其是对平面折反射系统的研究具有非常大的意义。

文献“Shape-from-Silhouette with two mirrors and an uncalibratedcamera”(Forbes K.,Nicolls F.,Jager G.D.,et al.European Conference on ComputerVision.2006)提出了利用两个平面镜和一个摄像机组成的平面折反射系统，首先在包含多个视图的图像中提取物体的侧影轮廓，再利用这些轮廓的公切线来估计摄像机的内参数、平面镜的法向量和针孔摄像机的位置。