专利名称：一种利用正三棱柱靶标求解摄像机内参数方法
技术领域：
本发明属于计算机视觉领域，是一种利用正三棱柱靶标求解圆环点的图像坐标来 进行摄像机标定的新方法。
背景技术：
摄像机标定是计算机视觉的基础，是完成三维重建的关键步骤之一。近20年来一 直被学者们广泛研究.一般来说，摄像机标定算法可分为自标定和传统的标定。当前最常 用的是传统的标定算法，即利用已知的标定物作为空间参照物，通过空间点与图像点之间 的对应关系来建立单应矩阵，求解摄像机内参数。在此过程中必须确定空间物体点的三维 几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，而这种相互关系是由摄像机成像的几何模 型决定的，这些几何模型的参数就是摄像机参数。大多数条件下这些参数都是通过实验得 到的，这个过程就是摄像机标定过程。在文献"Computer Vision :A Modern APProach" (David A. Forsyth, Jean Ponce Faugeras著，林学闫，王宏等译.电子工业出版社，2004)中给出了一种较为常用的摄像机 几何成像模型，设点P为空间中任意一点，它的世界坐标为M = (Xw, Yw, ZW)T，它对应于图像 平面上的像素点ρ坐标为m = (u, ν)τ，则摄像机成像公式表示为λ (u，V)T = K[R，Τ] (Xw， Yw' Zw)τ ο 其中
权利要求
1. 一种利用正三棱柱靶标求解摄像机内参数的方法，其特征在于它是由任意边长相等 的两个全等正三角形和三个全等正方形组成。我们取三角形任意两个边的中点以及这两条 边上的中线的中点和正方形的边上以及对角线的中点，再利用无穷远点性质和拉盖尔定理 的推论线性解出摄像机内参数。具体步骤包括所需图像上各边所在直线灭点坐标求解，平 面圆环点图像坐标求解，摄像机内参数矩阵(5参数)求解。(1)求解图像上各边所在直线灭点坐标设空间正三棱柱ABC-A1B1C1, P100, P2oo, P3oo, P4 0分别为三角形ABC所在平面的AD，BC, BF, AC所在直线上无穷远点，它们的成像点分别为Pl，p2, p3, P4 ；在面BCB1C1上，P2oo，P5oo， Pgoo, P9oo分别BC，CC1, BC1, B1C所在直线上无穷远点，它们的成像点分别P2，P5, P8, P9 ；在面 ACA1C1上P4oo，P5oo，P6oo，P7oo分别是AC，CC1, AC1, A1C所在直线上无穷远点，它们的成像点分 别为P4，P5, P6, P7，输入图像，提取图像中的特征点坐标，利用交比不变性和调和共轭求出各 灭点坐标。(2)平面圆环点图像坐标求解设正三棱柱中三角形ABC所在平面为Π，其上圆环点图像坐标为πιη(Χι+Χ2 ，Υι+Μ，1)， Iiijl (X1-X2I, Y1-Y21,1)。设ABC为等边三角形，D，F分别是边BC和AC得中点，E，G分别是中 线AD和BF的中点，则AD丄BC，BF丄AC，得到关于圆环点图像坐标的方程
全文摘要
本发明涉及一种利用空间正三棱柱为靶标求解摄像机内参数的方法，对标定块拍摄一幅包含三个可视面的图像；提取图像中各边顶点以及中点的图像坐标，确定三角形两条边及其中线和正方形的两个边和对角线所在直线上灭点坐标，利用拉盖尔定理的推论求出各个面上圆环点的图像坐标，建立圆环点图像关于摄像机内参数的约束方程，线性解出摄像机内参数(包括摄像机主点坐标，有效焦距和倾斜因子)。本发明可以根据一幅图片线性求解摄像机的全部内参数。利用本发明中标定块可以实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。
文档编号G06T7/00GK102110290SQ20091016324
公开日2011年6月29日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者王慧, 胡晓华, 赵越 申请人:云南大学