[發明專利]一種快速高精度攝像頭參數計算方法

在審

• 申請號: 202010315791.2
• 申請日: 2020-04-21
• 公開（公告）號: CN111598954A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 杜國銘;李祝強;馮大志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱拓博科技有限公司
• 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

1.一種快速高精度攝像頭參數計算方法，其特征在于：攝像頭的成像模型如公式（1）所示：

（1）

其中，(u,v)是圖像坐標，(X,Y)是真實世界物理坐標，是攝像頭內部結構參數，(r,t)是攝像頭在真實世界的姿態參數，r是攝像頭在真實世界姿態的旋轉參數，t是攝像頭在真實世界姿態的平移參數；；；

；

所述方法包括如下步驟：

步驟1、計算攝像頭姿態參數；

步驟2、計算攝像頭內部結構參數；

步驟3、在步驟1和步驟2已經求解出所需的攝像頭參數后，將所求解出的參數作為初始化參數結合公式（1）對參數做進一步的非線性優化。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟1具體為：

根據公式(1)得到如下公式：

(2.1)

(2.2)

(2.3)

其中，，是已知的真實世界物理坐標，是已知的圖像坐標，在公式（2.3）中為待求解參數，將L點坐標代入公式（2.3）中得到方程組 =0，其中

參數矩陣H的線性解采用最小二乘法,其中，最后利用奇異值分解計算出參數矩陣H；由于向量的正交性，能夠計算出。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：所述步驟2具體為：

在步驟1中根據公式(2.3)計算出攝像頭的姿態參數，在此基礎上根據公式（2.1）和（2.2）以及K組點來計算攝像頭的內部結構參數及每組點所對應的；將K組點的坐標依次代入公式（2.1）和（2.2），得到如下方程：

(3)

其中，，，,；

由于方程（3）為線性方程組因此可以采用與步驟1相同的方法求解參數矩陣，至此攝像頭的姿態參數與內部結構參數均已求出。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：所述步驟3具體為：

建立優化目標函數將圖像坐標轉換成真實世界的物理坐標，并計算物理坐標的累積誤差；利用優化目標函數對各個參數求解偏導數并建立雅各比矩陣，所建立的優化目標函數如公式（4）所示：

（4）

其中，E表示真實物理坐標與計算得到的物理坐標的累積誤差，是真實的物理坐標，是通過公式（1）將圖像坐標轉換后的物理坐標，

，，通過公式（4）依次求解各個參數的偏導數得到雅各比矩陣，利用梯度下降優化算法逐漸進行迭代，當連續迭代10次累積誤差變化不超過1%時停止迭代，非線性優化完成，優化后的參數即是最終的參數。