[發明專利]一種單線陣相機內外參數標定方法

有效

• 申請號: 201410387553.7
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104182969B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 梁靈飛
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 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

技術領域

本發明屬于相機標定領域，涉及一種單線陣相機內外參數標定方法。

背景技術

攝像機的標定是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。是依據建立的攝像機成像的幾何模型，由已知特征點的圖像坐標與世界坐標求解攝像機的參數模型。攝像機標定是非常關鍵的環節，其標定結果的精度及算法的穩定性將直接影響攝像機工作產生結果的準確性。因此，提高攝像機標定精度是攝像機標定的重點。

有關線陣相機標定的報道較少。由于單線陣相機每次成像只能成像一行，單線陣成像模型不同于傳統的面陣相機成像模型，導致適用于面陣相機的內外參數計算方法不適用于單線陣相機。現有的單線陣相機內外參數約束方程較復雜，需要求其多個目標點到出項點單應性矩陣才能求取約束方程中的多個未知參數。因此，根據單線陣相機的成像模型建立簡單有效的約束方程，減少成像次數，具有現實的研究價值和實際應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種單線陣相機內外參數標定方法，該方法根據外參數矩陣中旋轉參數矩陣內積等于二，推導出內參數中參數與單應性矩陣中參數的聯系，建立約束方程，利用標定板目標點坐標（X,Y,Z）到成像點坐標（u），求出多個目標點到出項點單應性矩陣，代入約束方程，進而計算出單線陣相機的內外參數。

為實現上述目的，一種單線陣相機內外參數標定方法，該方法的步驟如下：

步驟一、根據面陣相機成像模型，推導出單線陣相機成像模型，得到單應性矩陣H模型

步驟二、根據單線陣相機成像模型，推導出單線陣相機的內參數矩陣A和外參數矩陣；

步驟三、根據外參數矩陣中旋轉參數矩陣內積等于二，推導出內參數A中參數與單應性矩陣H中參數的聯系；

步驟四、計算的矩陣，并設B₁₁，B₁₂，B₂₂替換矩陣中的參數，代入，得到；

步驟五、選取3個以上標定板目標點坐標（X,?Y,?Z）到成像點坐標（u），計算得到3個以上的H矩陣，代入式，運用最小二乘法得到B₁₁，B₁₂，B₂₂的值。

步驟六、根據B₁₁，B₁₂，B₂₂計算內參數矩陣A，再內參數矩陣A，任取一得到的H矩陣，計算外參數矩陣；

所述的步驟（11）中單應性矩陣H模型的推導如下：

步驟一、面陣相機成像模型?

步驟二、由于單線陣相機的每次成像只能成像一行，因此根據面陣相機成像模型，可得到

步驟三、再逆推，可得

,,

因此。

本發明的有益效果是：本發明的單線陣相機內外參數的計算方法，采用本發明推出的線陣相機成像模型旋轉矩陣中的內在聯系，以及形成的對稱矩陣，形成超限方程。只要選取3個以上標定板目標點坐標（X,?Y,?Z）到成像點坐標（u），就可得到3個以上的H矩陣，建立三個方程，求取參數B11，B12，B22，進而得到單線陣相機的內外參數。本方法系統簡單，未知參數求取少，對于單線陣相機標定的應用具有重要意義和實用價值。

附圖說明

圖1?是本發明方法流程示意圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明的實施方式進行詳細的說明。

如圖1所示，本發明根據外參數矩陣中旋轉參數矩陣內積等于二，推導出內參數中參數與單應性矩陣中參數的聯系，建立約束方程，利用標定板目標點坐標（X,?Y,?Z）到成像點坐標（u），求出多個目標點到出項點單應性矩陣，代入約束方程，進而計算出單線陣相機的內外參數。

本發明的具體實施如下：

1.????????????????????根據面陣相機成像模型，推導出單線陣相機成像模型，得到單應性矩陣H模型

步驟1：面陣相機成像模型

步驟2：由于單線陣相機的每次成像只能成像一行，因此根據面陣相機成像模型，可得到

步驟3：再逆推，可得

步驟4：因此

2.????????????????????根據單線陣相機成像模型，推導出單線陣相機的內參數矩陣A和外參數矩陣；

步驟1：面陣相機的包括內外參數的成像模型