专利名称：一种摄像机标定方法及其实现系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像处理和计算机视觉领域，特别是涉及一种摄像机拍摄图像与其物体空间位置的对应标定方法。
背景技术：
计算机视觉处理的基本任务之一是根据摄像机获取的图像信息计算得出三维空间中物体的几何信息，并由此重建和识别对应的三维物体。物体表面某点的三维几何位置与其在计算机图像中对应点的相互关系是由摄像机成像的几何参数模型决定的，这里的几何参数就是摄像机参数。在多数条件下，摄像机参数必须通过实验与计算才能得到，这个过程被称为摄像机标定，而标定方法的精度直接影响到计算机视觉处理的精度，因此，对摄像机进行快速、简捷、精准标定的研究无疑具有重大的意义。传统的摄像机标定方法按照标定参照物与算法思路可以分成若干类，如:基于3D立体靶标的摄像机标定方法、基于2D平面靶标的摄像机标定方法、以及基于径向约束的摄像机标定方法等。这些传统的摄像机标定方法需要标定参照物，其经典的标定流程是:首先布置标定点，在标定点处固定摄像机进行拍摄，测量各标定点的计算机像平面坐标U，V),然后将各标定点相应的像平面坐标U，V)及世界坐标系(X，Y，Z)代入摄像机模型中，根据标定方法，求解摄像机测量模型参数。并且，传统的摄像机标定方法都是假设摄像机的成像关系符合小孔成像的空间几何关系，但是由于在一些特殊的使用要求的情况下，摄像机镜头的设计没有满足小孔成像模型，如果仍然使用传统的摄像机标定方法则容易造成摄像机参数标定存在理论误差。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出一种摄像机标定方法及其实现系统，实现了摄像机拍摄图像与其物体空间位置的对应标定，然而一个像平面上有很多的像素，如果每个像素都用两个点来表示的话其计算量会非常的庞大，因此本设计采用空间对应法，使标定过程更加的简捷，方便。本发明提出了一种摄像机标定方法，该方法包括以下步骤:步骤一、在靶标平面设定若干个尺度不变特征SIFT特征点；步骤二、获取靶标平面上特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标(XW，YW，Zw)和图像点坐标(Xf, Yf)之间的对应关系；步骤三、将该对应关系代入空间映射模型,该空间映射模型为每一个像素点对应空间的一条直线，该直线由像素点在所选取的两个靶标平面上对应的两个点来确定；根据所选取的两个靶标平面Z=a和Z=b，采集两个靶标平面的靶标图像，得到世界坐标系中(Xw, Yw, a)和(Xw，Yw, b)两个点，再将这两个点的坐标分别代入特征多项式:
权利要求
1.一种摄像机标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、在靶标平面设定若干个尺度不变特征SIFT特征点； 步骤二、获取靶标平面上特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标(Xw，Yw, Zw)和图像点坐标(Xf，Yf)之间的对应关系； 步骤三、将该对应关系代入空间映射模型，该空间映射模型为每一个像素点对应空间的一条直线，该直线由像素点在所选取的两个靶标平面上对应的两个点来确定；根据所选取的两个靶标平面Z=a和Z=b，采集两个靶标平面的靶标图像，得到世界坐标系中(Xw，Yw, a)和(Xw，Yw, b)两个点，再将这两个点的坐标分别代入特征多项式:
2.如权利要求1所述的摄像机标定方法的实现系统，其特征在于，该实现系统包括光学平台(I)、平移台控制器(2)、计算机(3)、图像采集卡(4)、摄像机(5)、标定靶标(6、6')、精密电控平移台(7、7')，其特征在于，该系统在标定过程中，将标定靶标6沿平移台7平移方向移动两个位置，在这两个标定位置得到两个投影平面分别为Zw=a和Zw=b ;在该标定位置上使用摄像机分别拍摄标定靶标的图像，并使用图像处理的方法获取靶标上的特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标(xw，Yw, Zw)和图像点坐标(Xf，Yf)之间的对应关系。将该对应关系代入到空间映射模型中，对透视投影直线的标定，从而完成对摄像机位置的标定。
全文摘要
本发明公开了一种摄像机标定方法及其实现系统，属于图像处理和计算机视觉领域，该方法包括以下步骤在靶标平面设定两个特征点；获取靶标上的特征点的图像坐标，建立特征点三维空间坐标(Xw,Yw,Zw)和其图像点坐标(Xf,Yf)之间的对应关系；将该对应关系代入到空间映射模型中；使用优化求解方法计算得到空间映射模型中的参数，完成对透视投影直线的标定，从而实现摄像机的标定。本发明直接描述了计算机图像平面点与客观世界点的数学多项式关系，可以实现快速而精确的摄像机标定；与现有技术的标定方法相比该标定方法直接复现了摄像机成像的过程，避免了对摄像机成像过程中几何条件的约束。
文档编号G06T7/00GK103198481SQ201310115539
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月3日 优先权日2013年4月3日
发明者王鹏, 孙长库, 赵扬 申请人:天津大学