[发明专利]一种基于圆球一维特性的摄像机标定方法

摘要

本发明公开了一种基于圆球一维特性的摄像机标定方法，该方法以空间不同位置的两个圆球球心以及球心连线的中点作为一维标定物。拍摄一个圆球在任意空间位置下的多幅图像，提取每个圆球投影在图像中的边缘点坐标，并拟合求解圆球投影二次曲线，绘制在同一幅图像中；然后计算每个圆球球心的投影；最后以获得的多组球心投影及球心连线的中点投影，计算这些球心连线的长度比值，进一步计算各个圆球的球心空间深度和相机参数。本发明不需要制作传统的棍状1D标定物，采用圆球替代一维标定物，由于圆球适合从任意方向观察，适合多相机系统的标定。此外，本发明保证了标志点的共线性，标定物轮廓的自动提取容易，有利于提高圆球球心投影位置的精度。

主权项

一种基于圆球一维特性的摄像机标定方法，其特征在于，所述基于圆球一维特性的摄像机标定方法包括以下步骤： 使用摄像机对单个圆球拍摄多幅图像，提取图像中的圆球投影轮廓边缘，求解出圆球投影二次曲线，并将圆球投影绘制到同一幅图像中，利用二次曲线单应矩阵求解两两圆球球心连线的投影，并根据球心连线投影的交点计算每个球心投影； 将圆球投影中的一个设为固定圆球的投影，选择与固定的圆球投影不相交的圆球投影作为移动圆球投影，求解每一个移动圆球投影与固定圆球投影的双切线，根据双切线求解移动圆球与固定圆球球心连线中点的投影； 计算固定圆球和移动圆球球心连线投影与这两个圆球投影的四个交点，从四个交点和两个球心投影，利用射影变换的交比不变性，求解空间中球心连线上的六个对应点之间长度比例； 由于圆球投影可以视为圆球与摄像机光心形成的正圆锥的投影，可根据空间中球心连线上六个点之间长度的比例计算固定圆球以及移动圆球投影形成的正圆锥的顶角； 每一个移动圆球与固定圆球球心及中点构成空间一条线段的两个端点和中点，空间线段的公共端点是固定圆球球心，但是线段的长度不同，根据固定圆球投影对应的正圆锥顶角以及球心连线上六个点的长度比例，求解线段的长度比例； 根据所获得的具有公共端点的已知长度比例的线段，使用一维标定方法计算各个圆球的球心深度以及摄像机内参数。