一种摄像机标定方法

摘要

本发明公开了一种摄像机标定方法及其实现系统，属于图像处理和计算机视觉领域，该方法包括以下步骤：在靶标平面设定两个特征点；获取靶标上的特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标（X_w,Y_w,Z_w）和其图像点坐标（X_f,Y_f）之间的对应关系；将该对应关系代入到空间映射模型中；使用优化求解方法计算得到空间映射模型中的参数，完成对透视投影直线的标定，从而实现摄像机的标定。本发明直接描述了计算机图像平面点与客观世界点的数学多项式关系，可以实现快速而精确的摄像机标定；与现有技术的标定方法相比该标定方法直接复现了摄像机成像的过程，避免了对摄像机成像过程中几何条件的约束。

主权项

一种摄像机标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、在靶标平面设定若干个尺度不变特征SIFT特征点；步骤二、获取靶标平面上特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标(X_w,Y_w,Z_w)和图像点坐标(X_f,Y_f)之间的对应关系；步骤三、将该对应关系代入空间映射模型，该空间映射模型为每一个像素点对应空间的一条直线，该直线由像素点在所选取的两个靶标平面上对应的两个点来确定；根据所选取的两个靶标平面Z＝a和Z＝b，采集两个靶标平面的靶标图像，得到世界坐标系中(X_w,Y_w,a)和(X_w,Y_w,b)两个点，再将这两个点的坐标分别代入特征多项式：$\left\{\begin{array}{c}{X}_w=\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\Sigma }}{C}_{ij}{d}_d^i{v}_d^j\\ Y_w=\underset{i=0}{\overset{n}{\Sigma }}\underset{j=0}{\overset{n-i}{\Sigma }}{D}_{ij}{u}_d^i{v}_d^j\end{array}\right.$式中，C_ij和D_ij分别为摄像机模型在两个标定位置Zw＝0mm和Zw＝200mm时的多项式标定参数，n为多项式的阶数；u_d、v_d为空间点坐标所对应的计算机像素平面点的坐标值，通过对标定靶标的测量直接得到的，即为空间坐标点(X_w,Y_w,Z_w)所对应的计算机像平面点为(u_d,v_d)；i、j代表的是u_d、v_d的阶数；通过LM算法计算得出多项式中各参数的C_ij,D_ij，从而得到两个不同的多项式，利用通过这两个多项式得到的两个点的坐标，实现透视投影直线的标定，从而完成对摄像机的标定。