[发明专利]一种云台相机主动标定方法

权利要求书

1.一种云台相机主动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用云台相机对某个至少有两条直线的3D场景进行拍摄，旋转云台相机，采集不少于三张图片，并确定3D场景中的直线在当前图片像素坐标系下的直线方程；

步骤二、根据云台相机的旋转角度，确定采集到的图片的坐标系以及前后图片中同一点的数学关系，得到前后图片之间点的直接投影关系式，利用前后图片中所述直线上的点的约束性，将所述前后图片之间点的直接投影关系式与其约束项进行整合、简化；

步骤三、根据所述直线上横坐标为c_x的点或纵坐标为c_y的点、点之间的投影关系以及找到的直线对，确定关于相机内参的线性方程，结合所有线性方程，计算得到云台相机的四个内参f_x、f_y、c_x和c_y。

2.根据权利要求1所述的云台相机主动标定方法，其特征在于：步骤一中，所述3D场景中有两条直线，所述云台相机采集得到的图片为三张，所述云台相机拍摄完第一张图片后，围绕y轴旋转θ_p拍摄第二张图片，再围绕x轴旋转θ_t拍摄第三张图片。

3.根据权利要求2所述的云台相机主动标定方法，其特征在于：步骤一中，确定3D场景中的两条直线分别在三张图片的像素坐标系下的直线方程，其中：

两条直线在第一张图片的像素坐标系下的直线方程分别为：

V＝a₀₀U+b₀₀ (1)

V＝a₀₁U+b₀₁ (2)

两条直线在第二张图片的像素坐标系下的直线方程分别为：

V＝a₁₀U+b₁₀ (3)

V＝a₁₁U+b₁₁ (4)

两条直线在第三张图片的像素坐标系下的直线方程分别为：

V＝a₂₀U+b₂₀ (5)

V＝a₂₁U+b₂₁ (6)。

4.根据权利要求3所述的云台相机主动标定方法，其特征在于：步骤二中，在确定第一张图片和第二张图片之间点的直接投影关系式时：

先根据云台相机在拍摄完第一张图片后围绕y轴旋转θ_p拍摄得到的第二张图片，确定第二张图片的坐标系为：

再令第一张图片中某一点的齐次坐标为p1(U₁,V₁,1)，经云台相机旋转后在第二张图片中该点的齐次坐标为p2(U₂,V₂,1)，确定所述点p1和点p2之间的数学关系为：

其中，w为尺度因子；

最后得到第一张图片和第二张图片之间点的直接投影关系式如下：

5.根据权利要求4所述的云台相机主动标定方法，其特征在于：步骤二中，利用前后图片中所述直线上的点的约束性，将所述第一张图片和第二张图片之间点的直接投影关系式与其约束项进行整合、简化时：

先根据第一张图片的一条直线上的任意一点将落于第二张图片的同一直线上，确定第一张图片和第二张图片之间点的直接投影关系式的约束项为：

AU₂+BV₂+C＝0 (12)

其中，A、B、C为第二张图片中直线的齐次表示；

再将上述式(10)、(11)代入式(12)中，把第一张图片和第二张图片之间点的直接投影关系式与其约束项进行整合，得到：

最后将上述式(13)化简得到：