[發明專利]物體三維幾何重建相機定標方法和系統

有效

• 申請號: 201010606031.3
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102054276A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 汪國平;王宇宙
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T17/00
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余功勛

1.一種物體三維幾何重建相機定標方法，其步驟包括：

1.1)在包含擬重建三維物體的場景中布置一個或一個以上經編碼的定標模板；

1.2)通過相機采集擬重建三維物體的系列影像；

1.3)對影像序列進行處理，得到可見的各定標模板中各定標點的影像坐標；

1.4)根據所述影像坐標獲得相機定標參數。

2.如權利要求1所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于所述定標模板為圓板，具有一外緣，和一內緣線；模板中心點向外延伸含多個位于內緣線外的定標點的射線，同一條放射線上的點構成一個定標點組，每一定標點組中，從內緣線向外數起的定標點的序號稱為定標點層數；處于同一層的各個定標點位于同一個圓周之上，每一定標點組由具有不同半徑的點組成，采用大小點編碼排列的方式區分同不同的模板以及同一個模板中不同的定標點組。

3.如權利要求2所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于定標點由具有兩種不同半徑的點組成，以靠近定標模板的外緣的特定層數的定標點大小編碼區分定標點組，以除模板外部特定層數的定標點之外的其他定標點編碼區分不同的定標模板。

4.如權利要求2或3所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于將一定標模板置于擬重建物體之下，且該物體不覆蓋該定標模板的任一定標點，各影像中可見至少特定個數的完整的定標點組。

5.如權利要求2或3所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于將兩個或兩個以上定標模板置于擬重建物體的附近，各影像中可見至少兩模板的至少特定個數的完整的定標點組。

6.如權利要求1所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于步驟1.3)通過下列方法對影像進行處理：

6.1)提取影像中的橢圓；

6.2)構造影像中可見的各模板的各個定標點組；

6.3)按空間鄰近關系聚合所述定標點組，確定各模板的組成；

6.4)依據模板的幾何約束和模板定標點組的編碼約束關系，剔除不可靠的點組。

7.如權利要求6所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于步驟6.1)通過下列方法進行：

7.1)對于序列影像中的每一幅影像，進行影像閾值化分割；

7.2)對閾值分割后的圖像，提取非嵌套輪廓；

7.3)依據定標模板在影像中的比例約束，剔除過大和過小的輪廓，獲得候選輪廓集；

7.4)對候選輪廓集，將侯選輪廓擬合為橢圓，并計算出橢圓的中心、長短軸和軸向，將橢圓中心點坐標集合成為各定標模板中各定標點的候選點集。

8.如權利要求7所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于步驟6.2)通過下列方法進行：

8.1)對于所述定標點的候選點集，進行平面點集的Delaunay三角剖分，構造出候選點集Delaunay網；

8.2)依據點集的Delaunay剖分以及輪廓間距比約束，計算各點的最近鄰近點；

8.3)根據直線約束、等間距約束，刪除不處于同一直線上的鄰近點；

8.4)依據鄰近點鄰接關系，構造定標點組；

8.5)依據定標點組的點數約束，對構造的所述定標點組進行篩選；識別出影像序列中可見的各模板的各個點組。

9.如權利要求8所述的物體三維幾何重建相機定標方法，其特征在于步驟6.3)通過下列方法進行：

9.1)計算每一點組的覆蓋區，其覆蓋范圍是以其長度為邊長，以其線段中點為中心的正方形；

9.2)將覆蓋區域交疊的兩個點組合并成一個區域；

9.3)將覆蓋區域交疊兩個區域合并成一個區域；

9.4)重復上述步驟，直至沒有新的合并產生；

9.5)檢測區域個數，該數目即是影像中的模板個數，每個非交疊區域所包含的點組為構成該模板的點組。