[發明專利]一種參數標定方法及裝置

有效

• 申請號: 201210188585.5
• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN102750697A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 朱云芳;李水平;杜歆
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及計算機視覺和圖像測量領域，尤其涉及一種攝像機標定方法及裝置。

背景技術

在圖像測量過程以及計算機視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立成像的幾何模型，這些幾何模型參數就是攝像機或相機等拍攝裝置的參數，在大多數條件下這些參數必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數的過程就稱之為攝像機標定(或相機標定)。以攝像機標定為例，現有的攝像機標定方法一般可分為二類：基于標定物的傳統標定方法，和基于圖像序列的自標定方法。

在傳統標定方法中，比較典型的是二步法和平面模板標定法。二步法將標定工作分為二步，首先確定透視投影矩陣，然后從透視投影矩陣中恢復出攝像機的內外參數；由于該方法需要制作高精度的三維標定塊，實施起來較為不便。平面模板標定法則根據位于同一平面上的定標點可以建立起關于攝像機內部參數的二個方程這一特點，通過不同位置和方向的幾個平面來求解內參數，然后再計算攝像機的外參數。由于平面模板標定法只需拍攝若干幅不同角度或位置下的平面模板圖像，操作起來較為簡便，因而在實際中得到了很廣泛的應用。

與傳統標定方法不同的是，自標定方法不需要特定的標定物，而是利用場景的幾何知識或者攝像機特定運動的約束關系，來進行攝像機內外參數的定標。這類方法主要是利用了攝像機內參數自身存在的約束，而這些約束與場景和攝像機的運動無關，通過求解Kruppa方程或者分層逐步標定等方法，恢復出攝像機參數，但由于自標定方法較傳統標定方法精度要差，因此只是在特定的場合下得到應用。

另一方面，攝像機的畸變建模和標定也是一個十分重要的內容，實際攝像機或多或少都會存在著鏡頭畸變，攝像機的畸變有多種類型，其中最主要的是徑向畸變，對于畸變的標定，經典方法(如平面模板法)先假設攝像機為小孔成像模型，標定出攝像機內參數，然后在通過非線性優化的辦法求出多項式畸變模型參數，這種方法在攝像機的畸變不嚴重時是可行的，但當應用于高畸變如魚眼鏡頭時，該方法就失效了。

由此可見，現有技術中，傳統標定方法在高畸變情形下會失效，而自標定方法的精度又較傳統方法差，因此，如何實現操作簡便，且能夠處理高畸變圖像，并且具有較高精度的攝像機(或相機)標定方法成為亟待解決的問題。

發明內容

本發明實施例提供一種參數標定方法及裝置，可以應用于高畸變情形下的攝像機(或相機)等成像裝置的參數標定，操作簡便，精度高。

第一方面，本發明實施例提供了一種參數標定方法，包括：

獲取一幅標定模板圖像，所述標定模板圖像通過拍攝標定模板得到；

對所述標定模板圖像進行角點檢測，以提取圖像角點；

根據提取的所述圖像角點計算徑向畸變參數；

根據計算出的所述徑向畸變參數進行徑向畸變校正，以重建畸變校正圖像；

根據所述標定模板和重建后的畸變校正圖像的透視投影關系，計算出內外參數，以實現參數標定，所述內外參數包括：內參矩陣，旋轉向量和平移向量。

基于第一方面的特征，本發明還提供了一種參數標定方法，所述方法還包括：

以重投影誤差最小為準則，用Levenberg-Marquardt算法對計算出的所述內外參數進行優化。

第二方面，本發明實施例提供了一種參數標定裝置，所述裝置包括：

獲取單元，用于獲取一幅標定模板圖像，所述標定模板圖像通過拍攝標定模板得到；

檢測單元，用于對所述標定模板圖像進行角點檢測，以提取圖像角點；

計算單元，用于根據提取的所述圖像角點計算徑向畸變參數；

校正單元，用于根據計算出的所述徑向畸變參數進行徑向畸變校正，以重建畸變校正圖像；

標定單元，用于根據所述標定模板和重建后的畸變校正圖像的透視投影關系，計算出內外參數，以實現參數標定，所述內外參數包括：內參矩陣，旋轉向量和平移向量。

結合第二方面的特征，本發明還提供了一種參數標定裝置，所述裝置還包括：

優化單元，用于以重投影誤差最小為準則，用Levenberg-Marquardt算法對計算出的所述內外參數進行優化。