一种用于视觉测量的摄像机参数优化方法

摘要

本发明属于测量技术领域，将提供一种用于视觉测量的摄像机参数优化方法。包括以下步骤：拍摄至少3幅包含平面靶标的标定图像，提取标定图像中的特征点的图像坐标；求解摄像机的内部参数和外部参数，对参数进行初次优化，将优化结果作为第二次优化计算的初始值；对特征点的图像坐标进行畸变矫正，计算连接投影中心与无畸变图像特征点的投影射线方程；计算各个靶标平面在摄像机坐标系下的方程，计算投影射线与对应靶标平面的交点；计算各个特征点在摄像机坐标系下的三维坐标，将其与交点的计算坐标比较，以二者距离作为目标函数对摄像机参数进行优化搜索。本发明提出的摄像机参数优化方法是以特征点在三维空间中的误差作为目标函数，较传统的参数优化过程更接近测量过程，具有更高的标定精度和测量精度。

主权项

一种用于视觉测量的摄像机参数优化方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：1.1、在摄像机的视场范围内，自由移动靶标至少3个位置，每移动一个位置，拍摄一幅图像，称为标定图像，靶标上所有的特征点应包含在标定图像中；提取标定图像中的特征点的图像坐标，并与特征点的世界坐标对应；1.2、利用步骤1.1提取的所有特征点的图像坐标与对应的世界坐标标定摄像机内部参数和外部参数，摄像机内部参数包括摄像机的有效焦距、主点及畸变系数；采用以图像特征点重投影误差最小为目标函数的传统优化方法对摄像机参数进行初次优化，优化结果作为第二次优化计算的初始值；1.3、利用步骤1.2标定的摄像机畸变系数对特征点的图像坐标进行畸变矫正，求出特征点的无畸变图像坐标；1.4、以投影中心为端点，连接投影中心与无畸变图像特征点的射线称为投影射线，在摄像机坐标系下，计算投影射线的方程；1.5、在摄像机坐标系下，计算步骤1.1所述的不同拍摄位置的靶标平面方程，并计算投影射线与对应靶标平面的交点，将交点称为计算特征点；1.6、计算各个已知特征点在摄像机坐标系下的坐标，将其与步骤1.5获得的摄像机坐标系下的计算特征点的坐标比较，以二者距离和最小作为目标函数对摄像机参数再次进行非线性优化。