[发明专利]利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法和系统

权利要求书

1.一种利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，包括以下步骤：

对于至少3幅不同的靶标图像，分别执行以下步骤A～C，所述靶标图像为采用针孔摄像机对由至少3个共面圆组成的靶标进行图像采集得到的结果；

A.分别拟合靶标图像中各共面圆在像平面的二次曲线方程；

B.从各共面圆的二次曲线方程中，任意选取两组二次曲线对，根据所取二次曲线对的公共极点极线关系，计算出在像平面上的消失点，从而得到对应的消失线；

C.根据消失线计算圆环点的像；

D.根据至少3幅靶标图像对应的圆环点的像，基于圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系，计算出绝对二次曲线的像，再对绝对二次曲线的像进行分解，计算得到摄像机内参数。

2.如权利要求1所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述A中，所述拟合靶标图像中各共面圆在像平面的二次曲线方程的方法为：提取靶标图像边缘点的像素坐标，采用最小二乘法拟合出对应的二次曲线方程。

3.如权利要求1所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述B中，所述根据所取二次曲线对的公共极点极线关系，计算出在像平面上的消失点的方法为：计算所取二次曲线对的广义特征值，根据所取二次曲线对间的公共自极三角形的数量，从所述广义特征值的特征向量中确定出消失点。

4.如权利要求3所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述根据所取二次曲线对间的公共自极三角形的数量，从所述广义特征值的特征向量中确定出消失点的方法包括：

在所取二次曲线对间有唯一的公共自极三角形时，确定广义特征值的特征向量中，不在二次曲线内的特征向量为消失点；

在所取二次曲线对间没有公共自极三角形时，确定广义特征值的特征向量中，与其他特征向量不相等的特征向量为消失点；

在所取二次曲线对间存在无数公共自极三角形时，确定广义特征值的特征向量中，值相等的特征向量为消失点。

5.如权利要求1所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述基于圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系，计算出绝对二次曲线的像的方法包括：

圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系为：

其中，N为靶标图像的数量，m_iI为圆环点的像，ω为绝对二次曲线的像；

根据所述圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系，求解绝对二次曲线的像；

再对绝对二次曲线的像进行Cholesky分解再求逆，得到内参数矩阵，由此得到摄像机的内参数。

6.如权利要求5所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述根据圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系，求解绝对二次曲线的像的方法为：采用最小二乘法优化求解圆环点的像对绝对二次曲线的像的线性约束关系，得到绝对二次曲线的像。

7.如权利要求1所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，所述至少3幅不同的靶标图像为：从采集的至少3幅靶标图像中，选取的至少3个不同方位下所采集的靶标图像。

8.一种利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的系统，其特征在于，所述系统运行如权利要求1～7任一所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法。

9.一种利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.利用针孔摄像机对由三个共面圆组成的靶标从至少3个不同方位进行图像采集，得到至少3幅靶标图像；

B.将至少3幅所述靶标图像导入如权利要求8所述的利用共面圆的公共极点极线性质标定摄像机的系统，得到摄像机内参数。