[發(fā)明專利]利用球像與圓環(huán)點(diǎn)極線的性質(zhì)標(biāo)定針孔攝像機(jī)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810766906.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN109191528B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊豐澧;汪雪純;趙越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用球像與圓環(huán)點(diǎn)極線的性質(zhì)標(biāo)定針孔攝像機(jī)的方法，其特征在于由空間中的球作為靶標(biāo)；所述方法的具體步驟包括：首先，分別從3幅圖像中提取靶標(biāo)圖像邊緣點(diǎn)的像素坐標(biāo)，使用最小二乘法擬合獲得球像方程；在獲得球像方程的基礎(chǔ)上，求解球像的漸近線；因?yàn)榍蛳竦臐u近線就是圓環(huán)點(diǎn)的像關(guān)于球像的極線，從而確定圓環(huán)點(diǎn)的像，三幅圖像提供三組圓環(huán)點(diǎn)的像；最后，利用圓環(huán)點(diǎn)的像對(duì)絕對(duì)二次曲線像的約束求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；具體的步驟包括：擬合靶標(biāo)投影方程，估計(jì)球像的漸近線，確定圓環(huán)點(diǎn)的像，求解針孔攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)；

(1)估計(jì)球像的漸近線

空間中的球Q在針孔攝像機(jī)下的成像過程等價(jià)于平面π與球Q相截所形成的投影圓C₁的成像過程，即在成像平面π′上的球像c與投影圓C₁所成的像射影等價(jià)；若令以O(shè)_c為光心的攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)矩陣為其中r_c是縱橫比，f_c是有效焦距，s是傾斜因子，[u₀ v₀ 1]^T是攝像機(jī)主點(diǎn)o的齊次坐標(biāo)矩陣形式，其中r_c,f_c,u₀,v₀,s為攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)；利用Matlab中的Edge函數(shù)提取3幅圖像靶標(biāo)圖像邊緣點(diǎn)的像素坐標(biāo)，通過最小二乘法擬合得到相應(yīng)的二次曲線方程；這里用c_n表示第n，其中n＝1,2,3，幅圖像中的球像的系數(shù)矩陣；為了簡化表述，用相同字母表示曲線和它的系數(shù)矩陣；

根據(jù)圓環(huán)點(diǎn)的定義，投影圓C₁與該平面π上的無窮遠(yuǎn)直線L_1∞的交點(diǎn)是圓環(huán)點(diǎn)I₁,J₁，用L_I1,L_J1分別表示圓環(huán)點(diǎn)I₁,J₁關(guān)于投影圓C₁的極線；由配極原則知，L_I1,L_J1相交于投影圓C₁的圓心O₁；根據(jù)漸近線的定義，L_I1,L_J1也是投影圓C₁的漸近線；

在像平面π′上，若用c₁表示投影圓C₁的像，m_I1,m_J1分別表示I₁,J₁的像，而影消線l_1∞是平面π上的無窮遠(yuǎn)直線L_1∞的像；l_I1,l_J1分別是m_I1,m_J1關(guān)于球像c₁的極線，且相交于圓心O₁的像o₁，則根據(jù)漸近線的定義知，l_I1,l_J1也是球像c₁的漸近線；因?yàn)闈u近線l_I1,l_J1是兩條自共軛直徑，則漸近線l_I1,l_J1的系數(shù)k₁⁺,由方程a₁₁+2a₁₂k₁+a₂₂k₁²＝0的兩個(gè)根確定，a₁₁表示系數(shù)矩陣c₁的第1行第1列，a₁₂表示系數(shù)矩陣c₁的第1行第2列，a₂₂表示系數(shù)矩陣c₁的第2行第2列,a₂₃表示系數(shù)矩陣c₁的第2行第3列；從而以確定兩條漸近線l_I1,l_J1的齊次線坐標(biāo)分別為：

(2)確定圓環(huán)點(diǎn)的像

已知球像c₁上的漸近線l_I1,l_J1，又因?yàn)闈u近線l_I1,l_J1是圓環(huán)點(diǎn)的像m_I1,m_J1關(guān)于球像c₁的極線，則圓環(huán)點(diǎn)的像m_I1,m_J1分別由關(guān)系式m_I1＝c₁^-1l_I1,m_J1＝c₁^-1l_J1確定。