空间二条相交直线线性求解抛物折反射摄像机内参数

摘要

本发明涉及一种利用空间中二条相交直线线性求解抛物折反射摄像机内参数的方法，该方法是由空间中二条相交直线构成的用于抛物折反射摄像机自标定的靶标（标定物）。使用抛物折反射摄像机对靶标从不同的方向拍摄3幅图像，直线的抛物折反射图像是二次曲线，从图像上提取边界像素点坐标以及3幅靶标图像像点坐标，分别拟合曲线方程，根据调和共轭和两条平行直线的像相交于一点，得出图像平面上正交方向上的消失点的像，利用正交方向上的像对绝对二次曲线的像的约束线性求解摄像机内参数。利用本发明中的靶标可以实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。由于直线是一种更简洁更全局化的基元，在摄像机标定过程中提高了标定精度。

主权项

1.一种利用空间中二条相交直线线性求解抛物折反射摄像机内参数的方法，其特征在于只利用直线元素，此靶标是由空间中二条相交直线构成；直线的抛物折反射图像是二次曲线，首先从图像上提取边界像点坐标，拟合边界曲线方程并求出边界曲线的中心，边界曲线的中心即为图像中心的初始值，然后从不同方向上得到空间二条相交直线的三幅图像，从三幅图像中分别提取直线的像点坐标，利用最小二乘算法分别拟合出图像中的曲线方程，根据调和共轭和两条平行直线的像相交于一点，分别求出图像平面上正交方向上的消失点的像，利用正交方向上的消失点的像对绝对二次曲线的像的约束线性求解抛物折反射摄像机内参数；具体步骤包括：拟合图像中的边界曲线方程，求解图像中心的初始值，分别拟合图像中的曲线方程，计算每幅图像中二个曲线交点关于曲线的切线方程，利用曲线的切线方程求出正交方向上的消失点的像，求解抛物折反射摄像机内参数矩阵中的5个参数；（1）拟合图像边界曲线方程利用Matlab程序中的Edge函数提取出图像边界的像素坐标，并用最小二乘算法拟合出图像边界曲线方程；（2）计算图像中心的初始值     摄像机的镜面边缘在球模型中对应着一个与虚拟针孔相机光轴垂直的圆，其投影是一个椭圆，椭圆中心即为图像中心；（3）得到空间中二条相交直线不同方向的三幅图像    移动空间二条相交直线的位置，利用抛物折反射摄像机拍摄三幅图像；（4）拟合每幅图像的曲线方程以及求出二个曲线的交点     利用Matlab程序中的Edge函数分别提取出三幅图像中的空间直线像点坐标，并用最小二乘算法拟合出曲线方程；再利用Matlab程序中的Solve函数分别求出每幅图像中二个曲线的交点；（5）计算每幅图像中二个曲线交点关于曲线的切线方程利用上一步的曲线系数方程和交点坐标，分别求出交点关于曲线的切线方程；（6）计算正交方向上消失点的像在抛物折反射成像模型中，是大圆的圆心，则是（）的中点，根据调和共轭可求出直线方向上的消失点的像，关于大圆的切线平行直线，根据平行直线的像相交于同一点，得到直线的消失点的像，关于大圆的切线平行直线，根据平行直线的像相交于同一点，得到直线的消失点的像；（7）求解抛物折反射摄像机内参数使用抛物折反射摄像机拍摄3幅图像，由正交方向上消失点的像对绝对二次曲线的像的约束，线性求解出抛物折反射摄像机的5个内参数，即矩阵，其中为图像的畸变因子，为纵横比，为焦距，为主点坐标，为抛物折反射摄像机的5个内参数。