[發(fā)明專利]基于正交補償?shù)拇笠晥鰯z像機標定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410432768.6
• 申請日: 2014-08-27
• 公開（公告）號: CN104167001B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 賈振元;劉巍;王亮;劉陽;楊景豪;王靈麗;張弛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 關慧貞,梅洪玉

1.一種基于正交補償?shù)臉硕ㄟ^程，其特征在于如下步驟：

步驟1：變焦距法求主點

用攝像機在不同焦距下拍攝二維靶標，當焦距改變時，光心沿光軸移動，在攝像機視場中二維靶標將會等比例擴縮，得到不同視場下靶標圖像，不同圖像中有一點的圖像保持不變，叫做擴縮中心，在不同視場的圖像中擴縮中心即為主點，因此將靶標各個特征點在不同焦距下的連線的最小二乘意義下的交點即為主點；

步驟2：利用四維電控平臺的主動視覺標定方法獲取靶標圖像

控制四維電控平臺帶動攝像機做四組平面內(nèi)的正交運動，每組正交運動含有兩次平移，攝像機在每次正交運動中停留三個位置，進而得到三張圖像，而且在確保靶標在視場內(nèi)的前提下，每組正交運動之間攝像機均有不小于5度的俯仰角度或掃視角度，通過四組的兩次純平移運動得到共12張靶標圖像；

步驟3：求取尺度因子

平行直線與無窮遠平面相交于同一個無窮遠點，即隱消點，將畸變校正后的12張圖像分組進行消隱點估計，每組3張圖像中對應點連線得到2個消隱點，4組共8個消隱點；將得到的8個消隱點坐標、主點坐標以及導軌間角度帶入下式中：

cosθ=vi1Twvi2vi1Twvi1vi2Twvi2,i=1,2,3,4---(1)]]>

其中，θ為電控平臺兩根平移導軌之間的角度，v_i1、v_i2為第i組正交運動下的兩次平移運動獲取的消隱點對的像素坐標，w＝K^-TK^-1是絕對二次曲線的圖像，其具體形式如下：

w=1/fx20-u0/fx201/fy2-v0/fy2-u0/fx2-v0/fy2u02/fx2+v02/fy2+1---(2)]]>

通過上述兩個式子以及八個消隱點坐標得到包含四個非線性方程的二元方程組，用非線性最小二乘法迭代求解出尺度因子f_x和f_y；

步驟4：標定外參數(shù)；

一組對應像點的齊次坐標即可獲得一個線性方程，如下：

uu′f₁₁+vu′f₁₂+u′f₁₃+uv′f₂₁+vv′f₂₂+v′f₂₃+uf₃₁+vf₃₂+f₃₃＝0???(3)

其中，f_ij為基本矩陣的第i行、第j列上的元素；

[uu′,vu′,u′,uv′,vv′,v′,u,v,1]f＝0???(4)

其中，f＝[f₁₁,f₁₂,f₁₃,f₂₁,f₂₂,f₂₃,f₃₁,f₃₂,f₃₃]^T為9維列向量；

如果給出n組點對應{m_i,m′_i}，則有如下齊次線性方程組

Af=u1u1′v1u1′u1′u1v1′v1v1′v1′u1v11···························unun′vnun′un′unvn′vnvn′vn′unvn1f=0---(5)]]>

給定至少8組對應像點即可在相差一未知非零比例因子下線性求解上述齊次線性方程組，在此施加約束‖f‖＝1，當對應像點精確匹配時，僅利用8組對應點求取基本矩陣；進而獲取相差一個非零比例因子下的本質(zhì)矩陣其中s為相差的比例因子；利用E^*＝Udiag((σ₁+σ₂)/2,(σ₁+σ₂)/2,0)V^T作為的近似，其中特征值σ₁≥σ₂≥σ₃；

從本質(zhì)矩陣E^*估計出攝像機間的外部參數(shù)具有下述4種可能的組合形式：

[UWV^T|u₃]；[UWV^T|-u₃]；[UW^TV^T|u₃]；[UW^TV^T|-u₃].???(6)

其中，W=0-10100001,]]>u₃為U的第3列向量，

通過Chirality約束、偏航角為一個銳角且為正值以及平移向量的X_C向分量為負值來判斷正確參數(shù)組合；利用獲得的攝像機內(nèi)部參數(shù)和相差一比例因子下的攝像機間外部參數(shù)重建距離信息精確已知的兩個特征點，重建距離與實際距離的比值即為比例因子s。