[發明專利]利用直線及圓的共軛直徑的性質標定拋物折反射攝像機

有效

• 申請號: 201710927263.0
• 申請日: 2017-10-09
• 公開（公告）號: CN107657645B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 李遠珍;趙越
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13
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• 代理人: 暫無信息

本發明是利用利用直線及圓的共軛直徑的性質標定拋物折反射攝像機的方法。首先，分別從3幅圖像中提取靶標圖像邊緣點和其中一幅圖像的鏡面輪廓投影的邊緣點，使用最小二乘法擬合獲得鏡面輪廓投影。在線像上取一個點，并求出對拓像點。像點關于線像的切線和對拓像點關于線像的切線的交點為一個消失點。在線像上取互異的兩個點，獲得兩個消失點，兩個消失點確定一條消失線。消失點關于線像的極線與消失線的交點與該消失點為一組正交消失點，三幅圖像提供六組正交消失點。最后，利用正交消失點對絕對二次曲線像的約束求解攝像機內參數。

技術領域

本發明屬于計算機視覺領域，涉及一種利用空間中一條直線及圓的共軛直徑的性質標定拋物折反射攝像機的方法。

背景技術

計算機視覺的中心任務就是對圖像進行理解，而它的最終目標是使計算機具有通過二維圖像認知三維環境信息的能力。這種能力將不僅使機器能感知包括形狀、姿態、運動等在內的三維環境中物體的幾何信息，而且能對它們進行描述、存儲、識別與理解。攝像機標定就是確定從三維空間點到它的二維圖像點之間的映射關系，它是許多計算機視覺應用必不可少的步驟。為了確定這一映射過程，需要建立攝像機的幾何成像模型，幾何模型的參數稱為攝像機參數，攝像機參數可分為內參數和外參數兩類。內參數描述成像系統的成像幾何特性，外參數描述成像系統關于世界坐標系的方向和位置。攝像機標定可分為傳統標定、自標定和基于幾何實體的標定。無論哪種標定方法，都旨在建立二維圖像與攝像機內參數之間的約束關系，特別是線性約束關系，這是目前攝像機標定所追求的目標，也是目前計算機視覺領域研究的熱點之一。

拋物折反射攝像機由一個拋物鏡面和一個正交攝像機組成，它的成像視野大，是全景視覺領域研究的熱點之一。文獻“Catadioptric self-calibration”，(Kang S.B.,Proceedings of IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition,vol.1,pp.201-207,2000.)提出了一種折反射攝像機自標定方法，這類方法的優點是不需要使用標定塊，缺點是必須獲得圖像之間的對應點。而在計算機視覺中，實現一個十分有效的尋找對應點的方法是很困難的。文獻“Geometric properties of centralcatadioptric line images and their application in calibration”,(Barreto J.P.,Araujo H.,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,vol.27,no.8,pp.1327-1333,2005)研究了中心折反射攝像機下直線的像的幾何性質，并將這些性質應用于中心折反射攝像機的標定。文獻“A new linear algorithm forcalibrating central catadioptric cameras”,(Wu F.,Duan F.,Hu Z.et al.,PatternRecognition,vol.41,no.10,pp.3166-3172,2008)介紹了對拓點和對拓像點的定義，導出了空間中的一個點在視球上的投影和它的折反射圖像點之間的關系，使用這個關系建立了中心折反射攝像機內參數的線性約束，通過此線性約束即可獲得中心折反射攝像機內參數。文獻“Calibration of central catadioptric cameras using a DLT-likeapproach”,(Puig L.,Bastanlar Y.,Sturm P.,et al.,International Journal ofComputer Vision,vol.93,no.1,pp.101-114,2011)提出了一種基于三維控制點的標定方法，通過使用Veronese映射對三維點和其圖像點的坐標進行了擴展，在擴展坐標的基礎上基于DLT(直接線性變換)——相似方法實現了中心折反射攝像機的標定，但是這類方法需要已知三維點的位置，并且容易從圖像中提取其圖像點。