基于空间共线点的单光心反射折射摄像机焦距标定方法

摘要

本发明公开了一种基于空间共线点的单光心反射折射摄像机焦距标定方法，通过获取图像点集、随机采样、约束方程的建立与求解、焦距的确定等步骤，实现对单光心反射折射摄像机焦距的标定。本发明基于空间共线点的单光心反射折射摄像机焦距标定方法，利用空间任意三个共线点的反射折射投影给出了一个关于焦距的多项式约束方程，基于该约束方程来标定焦距，无需对直线的像进行二次曲线拟合，无需场景的任何信息，具有较大的灵活性，标定精度较高，在3个像素的噪声水平下，能达到99.6％的平均精度。

主权项

1.一种基于空间共线点的单光心反射折射摄像机焦距标定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取图像点集：提取反射折射图像的边缘，从图像的边缘得到属于一条空间直线的图像点集；2)随机采样：从步骤1)获取的图像点集中随机采样M组图像点，每组图像点由三个不同的图像点组成，其中M≥1；3)约束方程的建立与求解：确定步骤2)中采样的每组图像点关于焦距的多项式约束方程，所述约束方程的建立包括如下分步骤：3.1)预处理：令m＝(u v 1)^T表示任意一个图像点，则是将图像原点移至图像主点p＝(u₀ v₀ 1)^T的平移变换，令{m_i：i＝1，2，3}表示步骤2)中采样的任意一组图像点，则3.2)多项式约束方程的建立：一组图像点{m_i：i＝1，2，3}关于焦距f的多项式约束方程表示如下：其中：τ＝(1-ξ²)/ξ²r为图像纵横比，s为倾斜因子，ξ为镜面参数；当ξ＝1，即反射镜面为旋转抛物面时，多项式约束方程(1)整理成一个关于焦距f的4 次多项式约束方程；当ξ≠1，即反射镜面为其它类型时，多项式约束方程(1)则整理成一个关于焦距f的8次多项式约束方程;并求解得到M个焦距估计值；4)焦距的确定：对步骤3)中得到的M个焦距估计值进行预处理，对步骤3)中得到的M个焦距估计值进行排序，丢弃前后各N个极端的焦距估计值，其中N＜M/2，利用单位视球成像模型中空间点的射影性质，根据预处理后的每个焦距估计值，分别确定与步骤1获取的图像点集对应的空间点在单位视球上的投影点集，利用该投影点集，拟合一个通过单位视球球心的平面，计算该投影点集到该平面的平均距离，对应最小平均距离的焦距估计值即为所确定的单光心反射折射摄像机的焦距。