[發(fā)明專利]分離圓的公共自極三角形及圓環(huán)點(diǎn)標(biāo)定針孔攝像機(jī)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811433104.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109272558B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙越;汪雪純;楊豐澧
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 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(fā)明涉及一種分離圓的公共自極三角形及圓環(huán)點(diǎn)標(biāo)定針孔攝像機(jī)的方法。首先，分別從這一幅圖像中提取靶標(biāo)圖像邊緣點(diǎn)，使用最小二乘法擬合獲得圓像方程。根據(jù)任意兩個(gè)分離圓像都有唯一的公共自極三角形，可以得到這一對分離圓像的一組對應(yīng)的極點(diǎn)與極線。同時(shí)這條極線是經(jīng)過這個(gè)兩個(gè)圓的圓心的像，且這個(gè)極點(diǎn)是一個(gè)消失點(diǎn)。又兩個(gè)分離圓像交于兩對共軛復(fù)點(diǎn)，其中一對為圓環(huán)點(diǎn)的像，根據(jù)圓環(huán)點(diǎn)的像與消失點(diǎn)共線的性質(zhì)可以判斷兩對共軛復(fù)點(diǎn)中哪一對為圓環(huán)點(diǎn)的像，從而求得圓環(huán)點(diǎn)的像。那么三幅圖像可以得到三組圓環(huán)點(diǎn)的像，從而利用圓環(huán)點(diǎn)的像與絕對二次曲線的像的約束求解針孔攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，涉及一種利用空間中分離圓的公共自極三角形以及圓環(huán)點(diǎn)的像求解針孔攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)視覺的中心任務(wù)就是對圖像進(jìn)行理解，而它的最終目標(biāo)是使計(jì)算機(jī)具有通過二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境信息的能力。這種能力將不僅使機(jī)器能感知包括形狀、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)等在內(nèi)的三維環(huán)境中物體的幾何信息，而且能對它們進(jìn)行描述、存儲(chǔ)、識別與理解。攝像機(jī)標(biāo)定就是確定從三維空間點(diǎn)到它的二維圖像點(diǎn)之間的映射關(guān)系，它是許多計(jì)算機(jī)視覺應(yīng)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(jī)的幾何成像模型，幾何模型的參數(shù)稱為攝像機(jī)參數(shù)，攝像機(jī)參數(shù)可分為內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)兩類。內(nèi)參數(shù)描述成像系統(tǒng)的成像幾何特性，外參數(shù)描述成像系統(tǒng)關(guān)于世界坐標(biāo)系的方向和位置。攝像機(jī)標(biāo)定可分為傳統(tǒng)標(biāo)定、自標(biāo)定和基于幾何實(shí)體的標(biāo)定。無論哪種標(biāo)定方法，都旨在建立二維圖像與攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)之間的約束關(guān)系，特別是線性約束關(guān)系，這是目前攝像機(jī)標(biāo)定所追求的目標(biāo)，也是目前計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

針孔攝像機(jī)成像模型簡單，制作方便，不需要一些特殊的鏡面，是全景視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。文獻(xiàn)“An algorithm for self-calibration from several views”，(R.Hartley.,In Proc.IEEE Conference on Computer Vision and PatternRecognition,pages 908–912,June 1994.)提出了一種針孔攝像機(jī)自標(biāo)定方法，這類方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要使用標(biāo)定塊，缺點(diǎn)是必須獲得圖像之間的對應(yīng)點(diǎn)。而在計(jì)算機(jī)視覺中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)十分有效的尋找對應(yīng)點(diǎn)的方法是很困難的。文獻(xiàn)“A new easy camera calibrationtechnique based on circular points”，(Meng,X.,Hu,Z.,Pattern Recognition,2003,36(5):1155-1164.)提出在針孔攝像機(jī)下以一個(gè)圓以及過圓心的若干支線作為標(biāo)定模板，該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以線性求解得到影消點(diǎn)，但是不能直接得到圓環(huán)點(diǎn)的像，并且還會(huì)有多余的直線，從而產(chǎn)生更大的誤差。

“Camera calibration from the quasi-affine invariance of two parallelcircles”，(Wu,Y.,Zhu,H.,Hu,Z.,et al.，Computer Vision-ECCV 2004.Springer BerlinHeidelberg,2004:190-202.)提出了利用平行圓的類仿射不變性標(biāo)定針孔攝像機(jī)，求解兩個(gè)圓的交點(diǎn)進(jìn)而得到圓環(huán)點(diǎn)的像，進(jìn)而求解內(nèi)參數(shù)。但是在獲得圓環(huán)點(diǎn)的像時(shí)，需要分析不同的情況判斷。