[發明專利]一種單線陣相機單應性矩陣H的計算方法

有效

• 申請號: 201410332592.7
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104123725B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 梁靈飛;普杰信;董永生;劉中華;楊春蕾
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 羅民健

1.一種單線陣相機單應性矩陣H的計算方法，其特征在于：該方法的步驟如下：

(1)運用Hough運算方法提取單線陣相機圖像中的線條，任取像平面中的線條中的一行，將此行與拍攝到的4線條標定板的圖像中4線相交，取交點為a、b、c和d；4線條標定板，4條線滿足以下規則：D1:y＝0，D2:y＝α，D3:y＝2α，D4:y＝x+3α，α為可根據需求自設定；

(2)求取成像點a、b、c和d的交比CR(a,b；c,d)；

(3)利用交比不變性得到成像點a、b、c和d相對應目標點A、B、C和D的交比CR(A,B；C,D)，進而計算D點(x，y，z)坐標；

其中，D點(x，y，z)坐標的計算步驟如下：

步驟一、一個虛擬線D5，它與D1，D2，D3平行共面，D1，D2，D3和通過D點D5這四個平行線與y軸交點為A'，B'，C'和D’，有交比不變性，有CR(A,B；C,D)＝CR(A',B'；C',D')；

步驟二、A，B，C和D在標定板的四條標定線上，因此可得

$r=\frac{2\mathrm{\α}}{\mathrm{\α}}/\frac{x+3\mathrm{\α}}{x+2\mathrm{\α}}=2/\frac{x+3\mathrm{\α}}{x+2\mathrm{\α}}$

進一步可得：

$x=\frac{\mathrm{\α}(4-3r)}{r-2}$

$y=\frac{\mathrm{\α}(4-3r)}{r-2}+3\mathrm{\α}$

由于標定板4條標定線共面，在此標靶板空間坐標的z坐標為β，為可根據需求自設定，可得D點(x，y，z)坐標；

(4)將D點及D點相應的成像點坐標代入目標點到成像點的單應性矩陣H公式，可計算出相應的H矩陣。

2.根據權利要求1所述的一種單線陣相機單應性矩陣H的計算方法，其特征在于：所述步驟(2)中直線上四個點a、b、c和d的交比為

ac為a和c兩點之間距離，bc為b和c兩點之間距離、ad為a和d兩點之間的距離，bd為b和d兩點這間的距離。

3.根據權利要求1所述的一種單線陣相機單應性矩陣H的計算方法，其特征在于：所述步驟(3)中交比不變性為CR(A,B；C,D)＝CR(a,b；c,d)。

4.根據權利要求1所述的一種單線陣相機單應性矩陣H的計算方法，其特征在于：所述步驟(4)中計算單應性矩陣H的步驟如下：

步驟一、由普通線陣相機單應性公式

$s\left[\begin{array}{c}u\\ v\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}& h_{21}& h_{31}& h_{41}\\ h_{12}& h_{22}& h_{32}& h_{42}\\ h_{13}& h_{23}& h_{33}& h_{43}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]$

推導出線單陣相機單應性公式

$s\left[\begin{array}{c}u\\ 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_{11}& h_{21}& h_{31}& h_{41}\\ h_{13}& h_{23}& h_{33}& h_{43}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\\ z\\ 1\end{array}\right]$

s為尺度參數；

因此單應性矩陣H為

步驟二、由普通線陣相機單應性公式，根據目標點D(x，y，z)和相應的成像點坐標d(u)，成像坐標的零坐標點為da方向的頂點，可計算出單應性矩陣H。