一种摄像机内参数调整的方法及装置

摘要

本发明公开了一种摄像机内参数调整的方法，包括：获得预置变焦参数下的摄像机内参数矩阵；采集当前摄像机拍摄的预定场景的基准图像，并计算所述基准图像的点单应矩阵；依据所述摄像机内参数矩阵以及点单应矩阵，计算当前摄像机的外参数矩阵；改变所述摄像机的拍摄角度拍摄预定场景的参考图像，依据实际场景中的特征几何信息在参考图像上的投影信息确定预置补偿矩阵中的补偿系数；将具有补偿系数的补偿矩阵代入所述摄像机内参数矩阵中，获得最终的摄像机内参数矩阵。本发明可以保证当摄像机的聚焦参数发生改变时，摄像机的内参数能够正确反映摄像机的光学特性，从而使虚拟物体与真实场景相匹配，提高电视节目播出画面的真实感。

主权项

一种摄像机内参数调整的方法，其特征在于，包括：获得预置变焦参数下的摄像机内参数矩阵；采集当前摄像机拍摄的预定场景的基准图像，并计算所述基准图像的点单应矩阵；依据所述摄像机内参数矩阵以及点单应矩阵，计算当前摄像机的外参数矩阵；改变所述摄像机的拍摄角度拍摄预定场景的参考图像，依据实际场景中的特征几何信息在参考图像上的投影信息确定预置补偿矩阵中的补偿系数；所述特征几何信息为特征角点；所述摄像机的改变角度为平摇角度或俯仰角度；将具有补偿系数的补偿矩阵代入所述摄像机内参数矩阵和/或摄像机外参数矩阵中，获得最终的摄像机内参数矩阵和/或摄像机外参数矩阵；其中，所述确定预置补偿矩阵中补偿系数的步骤包括：预置补偿矩阵；改变所述摄像机的拍摄角度拍摄预定场景不同角度的一幅参考图像；依据当前角度和补偿矩阵生成当前参考图像的摄像机投影矩阵；选取所述预定场景中的特征几何信息，并依据所述摄像机投影矩阵将相应的特征几何信息投影到当前参考图像中，获得调整的补偿系数；或者，预置补偿矩阵；改变所述摄像机的拍摄角度拍摄预定场景不同角度的多幅参考图像；分别依据当前角度和补偿矩阵生成相应参考图像的摄像机投影矩阵；选取所述预定场景中的特征几何信息，并依据所述摄像机投影矩阵将相应的特征几何信息投影到当前参考图像中，计算投影点与实际成像点之间的距离；将距离值的平方和作为补偿系数的优化准则，获得最终的优化补偿系数；所述预置的补偿矩阵S为：$S=\left\{\begin{array}{ccc}k& 0& 0\\ 0& k& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right\}$其中，k为补偿系数；所述参考图像的摄像机投影矩阵P为：P＝A·S·R·S^‑1·M；其中，A为摄像机内参数矩阵，$A=\left\{\begin{array}{ccc}{f}_x& 0& u_0\\ 0& f_y& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right\};$R为旋转矩阵，对于平摇θ角度，$R=R_Y\left(\theta \right)\left\{\begin{array}{ccc}\cos \theta & 0& \sin \theta \\ 0& 1& 0\\ -\sin \theta & 0& \cos \theta \end{array}\right\};$对于俯仰θ角度，$R=R_X\left(\theta \right)=\left\{\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos \theta & -\sin \theta \\ 0& \sin \theta & \cos \theta \end{array}\right\};$M为摄像机外参数矩阵，$M=\left\{\begin{array}{cccc}{r}_{11}& r_{12}& r_{13}& t_x\\ r_{21}& r_{22}& r_{23}& t_y\\ r_{31}& r_{32}& r_{33}& t_z\end{array}\right\}.$