[发明专利]基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法和系统

权利要求书

1.一种基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.获取若干幅不同视角下的场景图像，所述场景图像对应的试验场景为：在夹角为70-75度的两平面镜间放置一物体点，形成试验场景，在该试验场景下，得到5个点位：所述物体点及所述物体点在两所述平面镜中的4个折反射点，所述5个点位必然在同一圆上；

B.针对每一幅所述场景图像，执行以下流程1)-4)：

1)提取场景图像的特征点坐标，依据所提取的场景图像的特征点坐标，计算出所述5个点位所在圆的像；

2)分别计算所述5个点位的像，依据所述5个点位的像，计算出所述圆的圆心的像；

3)依据所述圆的像以及所述圆心的像，计算出所述5个点位中任意两相邻点位的像的对拓像点；

4)依据两所述相邻点位的像及其对应的对拓像点，计算所述圆的像的直径及共轭直径，并依据所述直径与所述共轭直径计算出所述场景图像的两组正交消失点的齐次坐标；

C.基于正交消失点与绝对二次曲线像的约束关系，依据所得到的所有正交消失点的齐次坐标组，计算出摄像机的内参数。

2.如权利要求1所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述流程3)中，所述任意两相邻点位的像为：所述物体点的像及所述物体点在一平面镜中的像点的像。

3.如权利要求1所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述流程2)为：先分别计算所述5个点位的像，再分别计算各点位的像关于所述圆的像的极线，再基于部分或全部所述各点位的像关于圆的像的极线间的交点的坐标，计算所述圆心的像。

4.如权利要求3所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述基于部分或全部所述各点位的像关于圆的像的极线间的交点的坐标，计算所述圆心的像具体为：

设所述5个点位分别为：物体点A0、A0在平面镜Π1中的折反射点A1，A0在平面镜Π2中的折反射点A2、A2在平面镜Π1中的折反射点A3、A1在平面镜Π2中的折反射点A4，5个点位对应的像分别为a0、a1、a2、a3、a4；

取a0关于所述圆的像的极线，和a1、a2关于所述圆的像的极线间的两个交点m、s；取a1关于所述圆的像的极线，和a4关于所述圆的像的极线间的交点t，取a2关于所述圆的像的极线，和a3关于所述圆的像的极线间的交点n；再计算直线mn和直线st的交点即得圆心的像。

5.如权利要求1所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述流程1)中，依据所提取的场景图像的特征点坐标，计算出所述5个点位所在圆的像具体为：

利用最小二乘法对所述所提取的场景图像的特征点坐标进行拟合，得到的二次曲线即为所述5个点位所在圆的像。

6.如权利要求1所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

正交消失点与绝对二次曲线像的约束关系为：

p_i^Twq_i＝0，i＝1，2，3...2N，N为场景图像的数量，{p_i，q_i}为一组正交消失点齐次坐标；

利用SVD对于上述正交消失点与绝对二次曲线像的约束关系进行分解，获得w，再将w分解为w＝K^-TK^-1并进行Cholesky分解，得到K^-1，最后计算出矩阵K即为摄像机内部参数矩阵，分别提取所述摄像机内部参数矩阵中的参数既得摄像机的内参数。

7.如权利要求1-6之一所述的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其特征在于，所述步骤A中所获取的场景图像至少为3幅。

8.一种基于直径与共轭直径性质的摄像机标定系统，该系统包括一图像采集器和一运算器，图像采集器用于采集图像并传输给运算器运算；其特征在于，所述系统用于执行如权利要求1-7之一的基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法，其中，图像采集器执行所述基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法中的图像采集动作，所述运算器执行所述基于直径与共轭直径性质的摄像机标定方法中的运算动作，并将运算结果输出。