采用两个任意共面圆进行摄像机标定的方法

摘要

本发明涉及一种采用两个任意共面圆进行摄像机标定的方法，利用两个任意不共圆心的共面圆作为标定物。用摄像机拍摄标定物得到一幅清晰的图像，确定出图像中两个椭圆影像的方程，求出虚圆点的像点坐标。利用虚圆点的像点坐标和绝对二次曲线的投影方程确定出摄像机的焦距。建立世界坐标系，原点在两个圆中的任一个圆心，Z轴与两个圆所在平面的法线方向平行。根据消影点、消影线和椭圆影像之间的关系，确定出旋转矩阵。求解出世界坐标系的原点在摄像机坐标系下的位置即为平移向量。本发明可简易方便地确定出摄像机每次标定时的所有易变参数，并可以实现全自动标定，减少人工介入引起的计算误差，尤其适用于非接触式工业检测和基于视觉的自主导航系统。

主权项

1、一种采用两个任意共面圆进行摄像机标定的方法，其特征在于包含如下具体步骤：1)以两个任意的不共圆心的共面圆作为标定物；2)用摄像机拍摄标定物，得到一幅具有两个椭圆影像的标定物图像，确保成像清晰且每个圆都没有超过三分之一的面积遮挡；3)利用canny算子，分别检测出标定物图像上每一个椭圆影像的边界，从而得到两组由椭圆影像边界像素点构成的点集，分别利用这两组点集，拟合出两个椭圆影像的方程；4)利用两个椭圆影像的方程，在复域内求解出它们的交点坐标，即得两组虚圆点的像点坐标in，jn，n＝1，2，其中i1和j1，i2和j2为共轭对；5)利用绝对二次曲线的投影方程和虚圆点的像点坐标求解出摄像机的焦距；6)建立世界坐标系，原点在两个圆中的任一个圆心，Z轴与两个圆所在平面的法线方向平行；由虚圆点的像点坐标求出消影线的方程，利用消影点、消影线和椭圆影像方程之间的约束关系，确定出旋转矩阵；7)求解出世界坐标系的原点在摄像机坐标系下的坐标即为平移向量；至此，完成摄像机的标定。