[發(fā)明專利]相機(jī)自標(biāo)定方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111144953.1
• 申請(qǐng)日: 2021-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113781583B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)棒磊;余英建;李璋;孫祥一
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;G06T3/00
• 代理公司: 長(zhǎng)沙國(guó)科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 段盼姣

1.一種相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，包括步驟：

獲取相機(jī)對(duì)場(chǎng)景拍攝的場(chǎng)景圖像及拍攝瞬間角速度測(cè)量單元記錄的角速度信息；

對(duì)所述場(chǎng)景圖像進(jìn)行仿射匹配點(diǎn)對(duì)提取與匹配，得到所述場(chǎng)景圖像的立體像對(duì)集和對(duì)應(yīng)的仿射匹配點(diǎn)對(duì)集；

根據(jù)所述角速度信息計(jì)算相對(duì)旋轉(zhuǎn)矩陣并得到相對(duì)旋轉(zhuǎn)角；

基于所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)估計(jì)基礎(chǔ)矩陣，利用RANSAC算法剔除所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)集中的野值，確定所述場(chǎng)景圖像的仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集；

以所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)角為約束分解所述基礎(chǔ)矩陣，得到所述場(chǎng)景圖像的立體像對(duì)之間的旋轉(zhuǎn)矩陣、平移向量和所述相機(jī)的內(nèi)參數(shù)；

根據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集，對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，對(duì)所述場(chǎng)景圖像進(jìn)行仿射匹配點(diǎn)對(duì)提取與匹配，得到所述場(chǎng)景圖像的立體像對(duì)集和對(duì)應(yīng)的仿射匹配點(diǎn)對(duì)集的步驟前，還包括：

利用所述相機(jī)的畸變系數(shù)校正所述場(chǎng)景圖像；

根據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集，對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定的步驟，包括：

利用得到的所述內(nèi)參數(shù)、所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集及所述相機(jī)的外參數(shù)，對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定；所述外參數(shù)由所述旋轉(zhuǎn)矩陣和所述平移向量確定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，根據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集，對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定的步驟，包括：

以得到的所述內(nèi)參數(shù)為初值，利用所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)及畸變系數(shù)的非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，利用得到的所述內(nèi)參數(shù)、所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集及所述相機(jī)的外參數(shù)，對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定的步驟，包括：

將所述平移向量的模定為1；

通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化的方式，利用所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集中M個(gè)立體像對(duì)的所有內(nèi)點(diǎn)對(duì)所述相機(jī)的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)進(jìn)行非線性優(yōu)化處理；M為大于1的正整數(shù)；

在所述聯(lián)合優(yōu)化中對(duì)極幾何誤差最小化，得到所述相機(jī)的最優(yōu)自標(biāo)定結(jié)果。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，所述聯(lián)合優(yōu)化的代價(jià)函數(shù)為：

，

其中，?表示第個(gè)立體像對(duì)中仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集里點(diǎn)對(duì)的數(shù)目，表示求解對(duì)極幾何誤差的函數(shù)，、和表示M個(gè)立體像對(duì)和對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角配置下求解的M組內(nèi)參數(shù)的均值，?和表示第個(gè)立體像對(duì)的外參數(shù)，表示第個(gè)立體像對(duì)中左視圖中的第個(gè)像點(diǎn)坐標(biāo)，表示第個(gè)立體像對(duì)中右視圖中的第個(gè)像點(diǎn)坐標(biāo)。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，以得到的所述內(nèi)參數(shù)為初值，利用所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)及畸變系數(shù)的非線性優(yōu)化處理，完成所述相機(jī)的自標(biāo)定的步驟，包括：

將得到的所述內(nèi)參數(shù)設(shè)為優(yōu)化處理的初值；

通過(guò)聯(lián)合優(yōu)化的方式，利用所述仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集中M個(gè)立體像對(duì)的所有內(nèi)點(diǎn)對(duì)所述相機(jī)進(jìn)行內(nèi)參數(shù)及畸變系數(shù)的非線性優(yōu)化處理；M為大于1的正整數(shù)；

在所述聯(lián)合優(yōu)化中對(duì)極幾何誤差最小化，得到所述相機(jī)的最優(yōu)自標(biāo)定結(jié)果。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相機(jī)自標(biāo)定方法，其特征在于，所述聯(lián)合優(yōu)化的代價(jià)函數(shù)為：

，

其中，?表示第個(gè)立體像對(duì)中仿射匹配點(diǎn)對(duì)內(nèi)點(diǎn)集里點(diǎn)對(duì)的數(shù)目，表示求解對(duì)極幾何誤差的函數(shù)，、和表示M個(gè)立體像對(duì)和對(duì)應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角配置下求解的M組內(nèi)參數(shù)的均值，表示畸變參數(shù)的平均值，和表示第個(gè)立體像對(duì)的外參數(shù)，表示第個(gè)立體像對(duì)中左視圖中的第個(gè)像點(diǎn)坐標(biāo)，表示第個(gè)立體像對(duì)中右視圖中的第個(gè)像點(diǎn)坐標(biāo)。