[發(fā)明專利]相機自標定方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)

有效

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

本申請涉及相機自標定方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)，方法包括：獲取相機對場景拍攝的場景圖像及拍攝瞬間角速度測量單元記錄的角速度信息；對場景圖像進行仿射匹配點對提取與匹配，得到場景圖像的立體像對集和對應(yīng)的仿射匹配點對集；根據(jù)角速度信息計算相對旋轉(zhuǎn)矩陣并得到相對旋轉(zhuǎn)角；基于仿射匹配點對估計基礎(chǔ)矩陣，利用RANSAC算法剔除仿射匹配點對集中的野值，確定場景圖像的仿射匹配點對內(nèi)點集；以相對旋轉(zhuǎn)角為約束分解基礎(chǔ)矩陣，得到場景圖像的立體像對之間的旋轉(zhuǎn)矩陣、平移向量和相機的內(nèi)參數(shù)；根據(jù)內(nèi)參數(shù)和仿射匹配點對內(nèi)點集，對相機進行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成相機的自標定。簡單方便且標定速度更快，有效提高了標定效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及圖像測量與計算機視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種相機自標定方法、裝置、設(shè)備和介質(zhì)。

背景技術(shù)

相機標定一般是指相機內(nèi)參數(shù)的標定校準，是圖像測量和計算機視覺應(yīng)用的基礎(chǔ)工作，如基于圖像的大型結(jié)構(gòu)形變監(jiān)測、視覺里程計、醫(yī)學(xué)圖像測量等具體應(yīng)用都需要對相機進行標定。目前已有的相機標定的方法主要分為三大類：(1)傳統(tǒng)標定方法；(2)基于主動視覺的標定方法；(3)自標定方法。傳統(tǒng)的標定方法利用已知的點、線或結(jié)構(gòu)(如棋盤)的度量信息來標定攝相機。基于主動視覺的標定方法需要控制相機做出一些已知的特殊運動，然后根據(jù)運動信息進行標定。

與方法(1)和(2)相比，自標定方法不需要特殊的場景限制或運動要求。該特性為自校準方法提供了極大的靈活性，使得自校準方法在某些實時應(yīng)用中不可或缺。目前，自標定方法主要有基于純點特征對應(yīng)的方法和基于仿射匹配點對的方法。然而，在實現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)前述傳統(tǒng)的自標定方法，仍存在著自標定效率不高的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對上述技術(shù)問題，提供一種相機自標定方法、一種相機自標定裝置、一種計算機設(shè)備以及一種計算機可讀存儲介質(zhì)，能夠有效提高相機的自標定效率且自標定精度更高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實施例提供一種相機自標定方法，包括步驟：

獲取相機對場景拍攝的場景圖像及拍攝瞬間角速度測量單元記錄的角速度信息；

對場景圖像進行仿射匹配點對提取與匹配，得到場景圖像的立體像對集和對應(yīng)的仿射匹配點對集；

根據(jù)角速度信息計算相對旋轉(zhuǎn)矩陣并得到相對旋轉(zhuǎn)角；

基于仿射匹配點對估計基礎(chǔ)矩陣，利用RANSAC算法剔除仿射匹配點對集中的野值，確定場景圖像的仿射匹配點對內(nèi)點集；

以相對旋轉(zhuǎn)角為約束分解基礎(chǔ)矩陣，得到場景圖像的立體像對之間的旋轉(zhuǎn)矩陣、平移向量和相機的內(nèi)參數(shù)；

根據(jù)內(nèi)參數(shù)和仿射匹配點對內(nèi)點集，對相機進行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成相機的自標定。

另一方面，還提供一種相機自標定裝置，包括：

信息獲取模塊，用于獲取相機對場景拍攝的場景圖像及拍攝瞬間角速度測量單元記錄的角速度信息；

仿射提取模塊，用于對場景圖像進行仿射匹配點對提取與匹配，得到場景圖像的立體像對集和對應(yīng)的仿射匹配點對集；

旋轉(zhuǎn)計算模塊，用于根據(jù)角速度信息計算相對旋轉(zhuǎn)矩陣并得到相對旋轉(zhuǎn)角；

內(nèi)點確定模塊，用于基于仿射匹配點對估計基礎(chǔ)矩陣，利用RANSAC算法剔除仿射匹配點對集中的野值，確定場景圖像的仿射匹配點對內(nèi)點集；

內(nèi)參估計模塊，用于以相對旋轉(zhuǎn)角為約束分解基礎(chǔ)矩陣，得到場景圖像的立體像對之間的旋轉(zhuǎn)矩陣、平移向量和相機的內(nèi)參數(shù)；

優(yōu)化標定模塊，用于根據(jù)內(nèi)參數(shù)和仿射匹配點對內(nèi)點集，對相機進行內(nèi)參數(shù)非線性優(yōu)化處理，完成相機的自標定。