[發明專利]利用一條直線求解錐鏡面折反射攝像機鏡面參數的方法

有效

• 申請號: 201611070732.3
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106780621B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 趙越;宮明志;史國偉
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種利用一條直線求解錐鏡面折反射攝像機鏡面參數的方法。首先，利用中的函數從1幅圖像上提取像點的像素坐標。其次，根據像點的像素坐標求得線像的系數及錐頂角，其中為錐鏡面任一條母線與錐鏡面旋轉對稱軸的夾角。最后，求得空間直線的坐標以及錐鏡面頂點到攝像機光心的距離，即鏡面參數。本發明對空間直線的物理尺度沒有要求，無需知道空間直線在世界坐標系下的坐標。

技術領域

本發明屬于計算機視覺領域，涉及一種利用直線與線像的系數求錐鏡面折反射攝像機鏡面參數的方法。

背景技術

計算機視覺的是利用計算機軟、硬件技術來實現、模擬人類的視覺對客觀世界場景的感知、識別和理解的功能。它的中心任務就是對圖像的形狀、位置、運動的理解，利用三維物體的二維圖像所包含的信息，獲取三維物體的空間位置與形狀等幾何信息識別三維物體。在計算機視覺領域中，普通攝像機的可是范圍小，成像角度有限，獲取信息量少且有死角，所以不能很好地模仿人眼。隨著科學技術的不斷進步，全景系統應運而生。鏡面和傳統相機的結合產生了折反射攝像機，它是增加視場角的一種有效方式。組成折反射攝像機的反射鏡面有多種類型，如平面、錐鏡面、球鏡面、拋物鏡面、橢圓鏡面（雙曲鏡面）等。根據折反射攝像機是否具有固定的有效視點，將折反射攝像機分為中心折反射和非中心折反射兩類。無論哪種攝像機類型，都旨在獲取全景圖像，但相比中心折反射系統，非中心折反射系統鏡面成本低，生產容易，投影的數學模型簡單，在鏡面的外圍有更高的像素分辨率，降低里圖像的光學畸變。

錐鏡面折反射攝像機是由一個錐鏡面和一個傳統攝像機組成，它的成像視場角靈活，分辨率高，是全景視覺領域研究的熱點之一。1990年，文獻“Panorama scene analysiswith conic projection”，（Yagi Y, Kawato S., Proceedings of IEEE InternationalConference on Intelligent Robots and Systems, 1990,1: 181-187. ）提出了基于錐鏡面折反射系統成像模型，它是由一個透視攝像機和旋轉對稱的錐鏡面組裝而成。文獻“Real-time omnidirectional image sensor for vision-guided navigation”，(YagiY,Kawato S,Tsuji S.,IEEE Transactions on Robotics and Automation,1994,10(1):11-22)分析討論了在錐鏡面折反射系統下的投影關系，但并沒有對錐鏡面視點的軌跡與錐鏡面對稱的性質結合在一起進行分析和討論，文獻“Line-images in cone mirrorcatadioptric systems”, (Bermudez-Cameo J, Lopez-Nicolas G,Guerrero J. J.,Proceedings of the 22^nd International Conference on Pattern Recognition, 2014,1:2083-2088)得到了線像方程，并利用線像方程求得了鏡面角，但并沒有給出求鏡面頂點到攝像機光心距離的方法，文獻“Unitary torus model for conical mirror basedcatadioptric system”,(Lopez-Nicolas G, Sagues C, Computer Vision and ImageUnderstanding,2014,126:67-79)根據單位球模型提出了單位環模型。

發明內容

本發明提供了一種制作簡單，適用廣泛，穩定性好的利用空間直線求解錐鏡面折反射攝像機鏡面參數的方法。在求解錐鏡面折反射攝像機鏡面參數過程中，需用錐鏡面折反射攝像機拍攝空間直線的1幅圖像便可線性求解出錐鏡面折反射攝像機的2個鏡面參數。

本發明采用如下設計方案：