[发明专利]利用双平面镜装置和圆环点性质求解摄像机内参数

摘要

本发明涉及利用双平面镜装置和圆环点性质求解摄像机内参数，具体方法是由两个矩形平面镜构成，并且两平面镜与其底边构成的平面垂直，用于摄像机自标定的装置。具体的步骤包括：拍摄包括物体及其在平面镜中形成四个像的三幅图像，从图像上提取特征点，一组对应的特征点在一个圆上，两个实平面镜法方向的无穷远点在一条直线上，这条直线称为无穷远直线，而无穷远直线的像称为消失线，圆的投影与消失线的交点就是圆环点的像，利用三幅图像，建立圆环点的像对绝对二次曲线像的六组约束方程,线性求解摄像机的内参数。

主权项

1.用于求解摄像机内参数的方法，其特征在于，由两个矩形平面镜片组成，利用两个平面镜之间的物体在两个平面镜中共形成四个像，根据圆环点的性质，线性求解摄像内参数；具体的步骤包括：拍摄三幅包括物体在平面镜中形成的四个像的图像，从图像上提取特征点；求解消失线，利用形成的一组对应特征点在一个圆周上，两个实平面镜法方向的无穷远点在一条直线上，这条直线称为无穷远直线，而无穷远直线的像称为消失线；圆的投影与消失线的交点就是圆环点的像，建立圆环点的像对绝对二次曲线的像的约束；利用三幅图像建立三组约束方程,可线性求解摄像机的内参数；（1）求圆环点像的坐标计算两个平面镜法方向的消失点与两个平面镜法平面的消失线：假设与是两个平面镜，它们之间的夹角是,是平面镜在平面镜中的像，是平面镜在平面镜中所成的像，是一组对应点，其中点是空间中一个实点，在平面镜与之间，点是点在中的像，点是点在中的像，点是点在虚反射镜中的像，点是点中在虚反射镜中的像；根据平面镜成像原理，点在一个圆上；假设也是一组对应点，点是空间中一个实点，点是点在平面镜中的像，点是点在平面镜中的像，点是点在虚反射镜中的像，点是点中在虚反射镜中的像，点也在一个圆上；根据平面镜成像原理，点与关于平面镜对称，与也关于平面镜对称，所以所在的直线与所在直线平行，这两条直线、的交点就是反射镜法方向的无穷远点；与关于平面镜对称，与也关于平面镜对称，所在直线与所在直线平行，其交点是反射镜法方向的无穷远点；假设点分别是的像点，点所在直线与所在直线的交点是无穷远点的像，点就是反射镜法方向的消失点，其计算公式为；点分别是的像点，点所在直线与所在直线的交点是无穷远点的像，点就是反射镜法方向的消失点，其计算公式为；消失点所在的直线就是两镜面法向面的消失线，记为，则；拟合点的像所在的二次曲线：点在一个圆上，它们在像平面上的投影在一条二次曲线上，根据像点的坐标拟合出二次曲线的方程；求取圆环点的像：无穷远直线与圆的交点称为圆环点，而无穷远直线的像，即消失线，与圆的像的交点称为圆环点的像，二次曲线是圆在像平面上的投影，消失线与的交点就是圆环点的像；（2）计算摄像机的内参数获取三幅图像，建立圆环点的像对绝对二次曲线像的六组约束方程，线性求解出摄像机的5个内参数：为图像的畸变因子，为图像坐标系中轴轴的尺度因子，是主点坐标，为摄像机的5个内参数，即内参数矩阵。