[發(fā)明專利]一種攝相機(jī)標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310401192.2
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103473771A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 隋國榮;劉曉利;田媛;童飛;陳培祖;朱澤瑋;陳佳琪;鄭錦興;孫惠琳;陸怡然
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 上海德昭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種使用圓以及該圓的內(nèi)接正八邊形為標(biāo)定物對攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定的攝像機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：建立包括世界坐標(biāo)系O-XwYwZw，攝像機(jī)坐標(biāo)系O-XcYcZc，圖像物理坐標(biāo)系O-XY，圖像像素坐標(biāo)系O-UV的針孔模型和畸變模型；

步驟2：制作所述標(biāo)定物；

步驟3：用所述攝像機(jī)從三個不同的角度拍攝所述標(biāo)定物，分別得到三幅由所述圓以及該圓的內(nèi)接正八邊形形成的橢圓以及該橢圓的內(nèi)接八邊形的標(biāo)定物圖像；

步驟4：對所述標(biāo)定物圖像進(jìn)行處理以得到二值圖像；

步驟5：對于所述二值圖像中的所述內(nèi)接八邊形的每條邊，利用經(jīng)典的實(shí)現(xiàn)圖像坐標(biāo)系到參數(shù)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的方法Hough變換提取所述內(nèi)接八邊形的其中一條邊上所有的像素點(diǎn)，且得到該邊在圖像坐標(biāo)系中傾斜角的余角α和原點(diǎn)0到邊長延長直線L的距離λ，進(jìn)而得到邊長延長直線L的方程；

步驟6：使用列文伯格-馬夸爾特算法優(yōu)化邊長延長直線L的方程得到邊長延長直線解析式，重復(fù)步驟5至步驟6，得到與所述內(nèi)接八邊形的每條邊相對應(yīng)的八條所述邊長延長直線解析式；

步驟7：基于對邊的傾角差較小，非對邊的傾角差較大的原理獲取所述八邊形的每條邊的對邊，由所述內(nèi)接八邊形的八條邊得到四組對邊；

步驟8：根據(jù)其中一組對邊中各條邊的所述邊長延長直線解析式，求得各條邊的所在邊長延長直線的交點(diǎn)，重復(fù)步驟7到步驟8，得到四個交點(diǎn)；

步驟9：擬合所述四個交點(diǎn)中的每三個交點(diǎn)求出初步隱消線解析式并計算線性度，選取線性度最好的三個交點(diǎn)的所述初步隱消線解析式作為最優(yōu)隱消線解析式；

步驟10：對于所述二值圖像中的所述橢圓，提取所述橢圓上的像素點(diǎn)，采用橢圓擬合算法求解出橢圓解析式；

步驟11：聯(lián)立所述最優(yōu)隱消線和所述橢圓解析式，求得兩個虛圓點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)三幅所述標(biāo)定物圖像，求得六個虛圓點(diǎn)坐標(biāo)；

步驟12：將所述六個虛圓點(diǎn)坐標(biāo)代入絕對二次曲線解析式中并求解得到攝像機(jī)內(nèi)部參數(shù)；

步驟13：將步驟七中得到的四組對邊根據(jù)直線傾斜角度的不同以及臨邊交點(diǎn)的坐標(biāo)值對所述八邊形的每條邊進(jìn)行排序，以相鄰邊的交點(diǎn)為角點(diǎn)；

步驟14：對所述標(biāo)定圖形進(jìn)行二維測量得到正八邊形的八個所述角點(diǎn)的角點(diǎn)世界坐標(biāo)P(x_wi，y_wi，z_wi)；

步驟15：由所述標(biāo)定物圖像提取八個所述角點(diǎn)的角點(diǎn)圖像坐標(biāo)P_d(x_di，y_di)；

步驟16：根據(jù)所述世界坐標(biāo)系與所述攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系為平移和旋轉(zhuǎn)，可得所述世界坐標(biāo)系到所述攝像機(jī)坐標(biāo)系的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式為，

xcyczc=Rxwywzw+T=r11r12r13r21r22r23r31r32r33xwywzw+TxTyTz,]]>其中，R是3*3的攝像機(jī)外部參數(shù)旋轉(zhuǎn)矩陣，3個列向量均是單位向量，并相互正交，xcyczc]]>為攝像機(jī)坐標(biāo)矩陣，xwywzw]]>為世界坐標(biāo)矩陣，TxTyTz]]>為攝像機(jī)外部參數(shù)平移矩陣；

步驟17：根據(jù)徑向排列約束RAC，得到并代入所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式，其中((X_d，Y_d))為物點(diǎn)受徑向畸變影響的在所述圖像物理坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，(x_c，y_c)為實(shí)際物點(diǎn)的在所述攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；

步驟18：將所述角點(diǎn)世界坐標(biāo)P(x_wi，y_wi，z_wi)和所述角點(diǎn)圖像坐標(biāo)P_d(x_di，y_di)代入所述坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換公式，可求得攝像機(jī)外部參數(shù)，該攝像機(jī)外部參數(shù)包括旋轉(zhuǎn)矩陣R，X方向平移向量Tx，Y方向平移向量Ty以及Z方向平移向量Tz。