[發明專利]一種魚眼相機的光心計算方法

在審

• 申請號: 201910442040.4
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110335192A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 夏麗敏;曾凡勇;李霄;邢彥文;劉建
• 申請（專利權）人: 深圳市德賽微電子技術有限公司
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T5/00;G06T7/80
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛;禹小明

本發明涉及一種魚眼相機的光心計算方法，包括：通過魚眼相機拍攝具有若干橫向線和若干豎向線的標定模板，獲取與所述標定模板中橫向線和豎向線的交點集A對應的畸變交點集B；確定光心坐標的參考范圍，利用參考范圍內的各光心坐標和畸變參數表分別對畸變交點集B進行矯正，得到與各光心坐標一一對應的矯正交點集C；獲取與各矯正交點集C相對應的俯視圖，并驗證各俯視圖關于中心的對稱性；選出關于中心對稱性最高的俯視圖，將與該俯視圖相對應的光心坐標確定為最優光心坐標。該光心計算方法對圖像數量要求靈活，計算精度高，結果穩定性好，且具有較高的光心優化效率。

技術領域

本發明涉及光心計算技術領域，特別涉及一種魚眼相機的光心計算方法。

背景技術

相機是三維視覺的重要傳感器，由于生產組裝工藝等原因，導致生產出來的相機的光心往往會偏離理想光心的位置。針對光心位置的偏離，目前存在張正友標定法、自標定法和基于主動視覺的標定法。其中，張正友標定法在相機光心標定領域被大眾普遍使用，張正友標定法利用多個角度拍攝的單靶標圖像即可完成相機的標定，操作簡便，標定精度較高，但由于其標定過程需要多個角度的靶標圖像，導致了靈活性較差。自標定法是根據場景中的約束信息，利用消失點、消失線建模的方法完成相機光心的標定，方法靈活，可實現相機的在線標定。但自標定法的實施過程是基于絕對二次曲線或絕對二次曲面理論，對場景約束性較強，算法魯棒性較低，實用性較差。而基于主動視覺的標定法雖然能夠利用相機參數自身的約束關系以及場景中的運動信息完成相機光心的標定，不依賴標定模板，方法靈活。但基于主動視覺的標定法要求相機在標定過程中進行特定的剛體運動，對實驗條件要求較高，且標定精度較低。為了克服上述缺陷，使人們快速而準確的標定相機光心，有必要發明一種不依賴非線性優化技術、不依賴場景運動的約束信息且可以靈活選擇標定圖像數量的光心計算方法。

發明內容

本發明為了解決上述技術問題，提供了一種魚眼相機的光心計算方法，包括：

通過魚眼相機拍攝具有若干橫向線和若干豎向線的標定模板，獲取與所述標定模板中橫向線和豎向線的交點集A對應的畸變交點集B；

確定光心坐標的參考范圍，利用參考范圍內的各光心坐標和畸變參數表分別對畸變交點集B進行矯正，得到與各光心坐標一一對應的矯正交點集C；

獲取與各矯正交點集C相對應的俯視圖，并驗證各俯視圖關于中心的對稱性；

選出關于中心對稱性最高的俯視圖，將與該俯視圖相對應的光心坐標確定為最優光心坐標。

進一步的，畸變交點集B的獲取包括如步驟：

利用魚眼相機拍攝標定模板，獲取畸變圖；

采用最小二乘法對畸變圖中曲線交點坐標進行擬合，得到曲線方程組；

求解方程組，得到畸變交點集B。

進一步的，魚眼相機多次拍攝標定模板獲取多張畸變圖，將各張畸變圖中曲線交點的平均坐標作為曲線交點坐標。

進一步的，俯視圖的獲取包括如下步驟：

計算矯正交點集C與交點集A之間的變換矩陣；

利用變換矩陣對矯正交點集C中所有矯正交點進行變換，得到矯正交點在俯視圖所在平面的對應坐標；

根據矯正交點在俯視圖所在平面的對應坐標繪制出俯視圖；

找出俯視圖的中心，驗證俯視圖關于中心的對稱性。

進一步的，俯視圖的獲取包括如下步驟：

在矯正交點集C中挑選出四個位于角點位置的矯正交點；

計算四個位于角點位置的矯正交點與交點集A中對應交點之間的變換矩陣；