[實用新型]球體上六個切割圓求解攝像機內參數的標定塊

有效

• 申請號: 201220417877.7
• 申請日: 2012-08-22
• 公開（公告）號: CN202736128U
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 趙越;崔倩;陳曉;徐麗敏
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 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

本實用新型屬于計算機視覺領域，是一種用于球體上六個切割圓求解攝像機內參數的標定塊。?

背景技術

計算機視覺的基本任務之一，就是從攝像機獲得的二維圖像信息出發恢復物體在三維空間中的幾何信息，從而識別和重建三維空間中物體的幾何形狀。在此過程中必須確定空間物體點的三維幾何位置與其圖像中的對應點之間的相互關系，而這種關系又是由攝像機成像的幾何模型決定的，這些幾何模型的參數就是攝像機參數。在大多數情況下，這些參數都是通過實驗得到的，這就是攝像機標定。它一般分為傳統標定和自標定兩種方法，無論哪種標定方法，標定物體都是采用一些特殊的幾何模型，例如：平面正方形、三角形，圓，空間立方體、圓柱等等。如何建立這些幾何模型與攝像機參數之間的關系尤其是某種線性的關系，是目前攝像機標定所追求的目標，也是目前計算機視覺領域研究的熱點之一。?

實用新型內容

本實用新型提供了一種制作簡單，適用廣泛，穩定性好的用于求解攝像機內參數的標定塊。該標定塊是在一個球體上切割兩兩對稱的六個相同的圓所構成的。?

本實用新型采用如下技術方案：本實用新型是在一個球體上切割六個相同的圓，其中每兩個相對的切割圓球心對稱，相鄰的切割圓互相垂直，每兩個相鄰的切割圓之間有一條切割線，且切割圓的半徑為球半徑的五分之二。為方便特征點的提取，分別取相鄰切割圓上的兩切割點，并計算它們的中點。把六條切割線進行延長，相鄰的切割線互相垂直，相對的切割線互相平行，用于攝像機自標定的標定塊。在求解攝像機內參數的過程中，只需攝像機選取適當方位拍攝標定塊中包含3個的切割圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機的5個內參數。?

本實用新型優點：（1）在一個球體上切割六個相同的圓，其中每兩個相對的切割圓是以球心對稱的，每兩個相鄰切割圓之間有一條切割線，切割圓的半徑為球半徑的五分之二；（2）對該標定塊的物理尺度沒有要求，無需知道各點的世界坐標；（3）穩定性好，使用廣泛，圖形的構造簡便；（4）簡化操作，穩定性好，選取適當角度，可拍攝到含3個不同的切割圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機的5個內參數。?

附圖說明

圖1?是標定塊的結構示意圖。?

圖2?是標定塊的一個表面正交方向消隱點求解原理圖。?

具體實施方式

一種用于攝像機自標定的標定塊，它在一個球體上切割六個相同的圓，其中每兩個相對的切割圓是以球心對稱的，相鄰的切割圓互相垂直，每兩個相鄰切割圓之間有一條切割線，且切割圓的半徑為球半徑的五分之二。為方便特征點的提取，分別取相鄰切割圓上的兩切割點，并計算它們的中點。把六條切割線進行延長，相鄰的切割線互相垂直，相對的切割線互相平行，利用中點的調和共軛性，計算出三正交方向上的消影點及三個面上對角線的消影點，再利用正交方向上的消影點列出方程，求解出攝像機的5個內參數。?

標定塊結構示意圖如圖1所示，在球體的一個切割面ABDF上,其中?A，B，D，F為面ABDF中相鄰兩條切割線延長線的交點，?E1和E2為切割點，求出其中點E，FD//AB，AF//BD且BF與AD的連線垂直交于點G；在球體的一個切割面BDIH上，其中B，D，I，H為面BDIH中相鄰兩條切割線延長線的交點，C1和C2為切割點，求出其中點C，BD//HI,DI//BH且DH與BI的連線垂直交于點K；在球體的一個切割面DILF上，其中D，I，L，F為面DILF中相鄰兩條切割線延長線的交點，?J1和J2為切割點，求出其中點J，LI//FD，FL//DI且DL與FI的連線垂直交于點M。利用中點的調和共軛性，計算出三正交方向上BD、DF和DI的消影點及三個面上對角線AD和BF、BI和HD、DL和FI的消影點，再利用正交方向上的消影點列方程，求解出攝像機的5個內參數。求解球體的一個切割面ABDF上平面圖像坐標原理：如圖2，球體的一個切割面ABDF的像為四邊形abdf，g為BF與AD垂直連線交點G點的像，e1、e2為切割點E1、E2的像點，e為e1、e2的中點，c1、c2為切割點C1、C2的像點?，c為?c1、c2的中點；p1是af與bd的消影點，p2是ab與fd的消影點。由中點的調和共軛性求得兩正交方向上bd、df和對角線ad、bf各方向上的消影點，同樣由拍攝到的另外兩個切割圓面得出兩正交方向上和對角線各方向上的消影點。在每個面上，利用正交性原理，由方程解出攝像機的5個內參數。??