[發明專利]單個球的公共自極三角形及圓環點標定拋物攝像機的方法

在審

• 申請號: 201811433505.1
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109523598A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 汪雪純;楊豐澧;趙越
• 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

1.一種利用單個球的公共自極三角形及圓環點標定拋物攝像機的方法，其特征在于由空間中的單個球作為靶標；所述方法的具體步驟包括：首先，用拋物攝像機從不同的位置拍攝三幅含有單個球的圖像中提取靶標圖像邊緣點，使用最小二乘法擬合獲得球像方程；根據任意兩個分離球像都有唯一的公共自極三角形，以得到這球像與其對拓球像的一組對應的極點與極線；同時這條極線是經過這個兩個球的球心的像，且這個極點是一個消失點；又球像與對拓球像有四個虛交點，其中有一對共軛復點為圓環點的像，根據圓環點的像與消失點共線的性質以確定圓環點的像，從而利用圓環點的像與絕對二次曲線的像的約束求解拋物攝像機內參數；

(1)得到公共極點與極線

空間中的球Q，在拋物攝像機的單位球模型下的投影分為兩步；第一步，將球Q投影為以O為中心的單位視球上形成兩個異面平行的小圓和其中n＝1,2,3，表示拍攝的三幅圖像)，稱為和一對對拓圓；這里假設以單位視球中心O為原點的坐標系為世界坐標系，第二步，兩個平行的小圓和通過一個虛擬攝像機光心O_c投影到像平面上形成兩條二次曲線稱見到的二次曲線為球像，不見到的二次曲線為球像的對拓球像；這里假設以投影中心O_c為原點的坐標系為攝像機坐標系；令以O_c為光心的攝像機的內參數矩陣為其中r_c是縱橫比，f_c是有效焦距，s是傾斜因子，[u₀ v₀ 1]^T是攝像機主點o的齊次坐標矩陣形式；利用Matlab中的Edge函數提取每幅圖像中的靶標圖像邊緣點的像素坐標，通過最小二乘法擬合得到相應的二次曲線方程；這里用分別表示第n幅圖像中的球像系數矩陣，分別表示第n幅圖像中的對拓球像系數矩陣；本文為了簡化表述，用相同字母表示曲線和它的系數矩陣；

設單個球像與其對拓球像由于是分離的球像，則都有唯一的公共自極三角形，且極點是的一個特征向量，也為一個消失點；

(2)得到圓環點的像

獲得的公共極點后，根據球像有兩對共軛復點，根據圓環點的像與消失點共線的性質確定圓環點的像。