[发明专利]一种基于多项式投影模型的长焦相机标定方法

摘要

本发明公开了一种基于多项式投影模型的长焦相机标定方法。现有的方法多采用正交投影模型，对焦距参数限定较大，可适用范围窄。本发明采用一种新的投影模型来描述长焦相机的投影过程，将图像上的点转化到球面上，根据直线在球面上的投影性质进行内参优化。通过球面上点和标定板上点的投影关系，求出外参，最终对内参和外参进行联合优化。本发明对于不同焦距的长焦镜头具有普遍适用性，兼具抗干扰性强、实验设备简单、精度较高、灵活性较强的特点。

主权项

1.一种基于多项式投影模型的长焦相机标定方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤（1）使用长焦相机拍摄一组棋盘格标定板图像，图像个数记为m，其中标定板格子的尺寸已知；以标定板为世界坐标系的平面，依据标定板建立世界坐标系，已知标定板上方向直线个数为，方向直线个数为；则标定板上所有角点的世界坐标系坐标为：，其中为图像的编号，为点的位置标号；步骤（2）在图像上标记标定板上所有角点位置，根据Harris角点提取方法在一定的搜索窗口范围内对所有的角点进行精确定位，得到对应像素坐标系下的点集坐标，标记为：；步骤（3）计算内参：通过分解世界坐标系下和像素坐标系下之间的单应性矩阵，可以得到焦距，图像中心的初始值；然后利用多项式投影模型将反投影到相机坐标下的单位球面上，得到对应的球面坐标：，利用三维空间直线投影在球面上为一个大圆的性质，对内参进行优化；步骤（4）计算外参：通过分解世界坐标系下和图像坐标系下点坐标之间的单应性矩阵，得到旋转矩阵和平移向量的初始估计值，其中为的列向量；利用球面上点的重投影误差对每幅图的旋转矩阵，平移向量进行优化；步骤（5）利用多幅图像中图像点的重投影误差，对内参和每幅图像的外参进行全局优化。