[发明专利]一种鱼眼镜头双目像机快速自标定方法

权利要求书

1.一种鱼眼镜头双目像机快速自标定方法，在确定鱼眼镜头双目像机之间几何关系的同时，对双目像机的不同径向畸变参数也进行建模和求解，进而提高鱼眼镜头双目像机标定的精度，其特征在于，鱼眼镜头双目像机对普通三维场景同步拍摄图像，利用极线约束快速地求解出双目像机的内参数和外参数，其中内参数包括两个像机的焦距，主点和畸变参数，外参数包括两个像机坐标系之间的旋转矩阵和平移向量，具体过程为：

步骤1、双目像机对普通三维场景拍摄图像，进行特征点提取与匹配；

步骤2、利用最少9个图像匹配点对同时求解两个像机的焦距、径向畸变参数和两个像机之间的基本矩阵，并结合RANSAC剔除图像匹配点集中的野值，确定图像匹配内点集；

步骤3、通过像机焦距和基本矩阵分解获得两个像机坐标系之间的旋转平移关系；

步骤4、根据RANSAC确定的图像匹配内点集非线性优化双目像机的内参数和外参数；

步骤5、通过对多个立体图像对进行联合优化，得到精确的双目像机内外参数标定结果。

2.根据权利要求1所述的一种鱼眼镜头双目像机快速自标定方法，其特征在于，所述特征点提取与匹配具体为：

根据对极几何关系，双目像机的图像匹配点对满足以下约束：

其中和是三维空间点分别在像机1和像机2中的理想投影图像点齐次坐标，均不包含径向畸变，基本矩阵F由下式给出：

E＝[t]_×R (3)

其中K₁和K₂分别是像机1和2的内参数矩阵，E是本质矩阵，R和t分别是像机1坐标系到像机2坐标系的旋转矩阵和平移向量，假定像机主点在图像中心，且像元为正方形，即像机水平和竖直方向的等效焦距是相等的，内参数矩阵K₁和K₂简化为：

式中F₁和F₂分别表示像机1和像机2的焦距，公式(1)仅适用于满足理想中心投影模型的图像匹配点对，对于鱼眼镜头双目像机，要使公式(1)成立，必须去除实际图像点和中的径向畸变，采用单参数除法径向畸变模型对鱼眼镜头的径向畸变进行建模，具体表示形式如下：

其中和分别是像机1和像机2中实际图像点的齐次坐标，均包括一定量的径向畸变，λ₁和λ₂分别表示像机1和像机2的径向畸变参数，

3.根据权利要求1所述的一种鱼眼镜头双目像机快速自标定方法，其特征在于，所述基本矩阵和畸变参数的求解具体为：

根据最少9个图像匹配点对同时求解基本矩阵F和径向畸变参数λ₁,λ₂，结合公式(1)和(5)，获得实际图像匹配点对之间的约束方程：

其中f_ij是基本矩阵F中第i行第j列的元素，取f₃₃＝1，扩展公式(6)，得到以下显式方程：

基本矩阵F自身满足以下约束：

det(F)＝0 (8)

根据公式(7)，9个图像匹配点对给出9个多项式方程，再结合公式(8)共给出包含10个未知数f₁₁,f₁₂,f₁₃,f₂₁,f₂₂,f₂₃,f₃₁,f₃₂,λ₁,λ₂的10个多项式方程，求解多项式方程，在给定9个图像匹配点对的条件下基本矩阵F和径向畸变参数λ₁,λ₂最多有24个解。