一种双远心镜头的简化成像模型及其标定方法与流程

文档序号:24407126发布日期:2021-03-26 17:44阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤如下:步骤一:建立schiempflug双远心相机的成像模型的简化成像模型;步骤二:求解单应性矩阵左上角2
×
2数值,根据外参单位正交性建立内参方程组,非线性优化求解内参方程组;步骤三:结合单应性矩阵求解外参,排除外参歧义性。2.根据权利要求1所述的双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤一中,schiempflug双远心相机的成像模型为:通过在理想双远心相机成像模型中添加一个旋转矩阵,可将倾斜的传感器成像坐标与理想的非倾斜成像坐标关联起来。最终在理想远心成像模型中,图像点q(u,v)与目标点p(x,y,z)的最终关系为:h=a
m
r
t
是新的单应矩阵,式(1)的a
m
中存在一个偏移量(u0,v0),直接把相机坐标系的原点o
c
设置为像素坐标的原点(u,v)。3.根据权利要求2所述的双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤一中,简化成像模型为:在固有参数标定过程中不考虑镜头畸变,(u0,v0)可以设置为任意值,将传感器的第一个像素作为(u0,v0),通过传感器平面п绕其第一个像素旋转两个角度α和β,得到垂直平面п
p
,镜头的本征矩阵变成:t
x
和t
y
改变以符合新o
c
,成像模型变成:4.根据权利要求1所述的双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤二具体为:标定板以特定姿势放置,获取标定图案后,利用椭圆拟合函数提取n个圆标记点的中心坐标,提取的中心坐标记为p
c
:p
c1
(u
c1
,v
c1
),p
c2
(u
c2
,v
c2
),

,p
cn
(u
cn
,v
cn
),相应地每次标定姿势的世界坐标系由其特征点确定,这些特征点的三维坐标分布为p
c
:p
c1
(x
c1
,y
c1
,0),p
c2
(x
c2
,y
c2
,0),

,p
cn
(x
cn
,y
cn
,0),每个点的z
c
为0,因此p
c
被缩短为r
t
被缩短为
将标定图案的成像模型进一步简化为:其中,5.根据权利要求1所述的双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤二中,双远心镜头的相机参数计算,分为如下三步:第一步,计算单应性矩阵;求解h
s
中的h
11
,h
12
,h
21
,h
22
,每个特征点的世界坐标(x
c
,y
c
)与其在图像中的像素坐标(u
c
,v
c
)之间的关系提供了两个方程,标定图中各点所提供的方程可以形成一个方程系统,如式(12)所示,h
s
中的所有变量都可以用最小二乘法直接求解:第二步,根据旋转矩阵的单位正交性求解j,k,l;首先,将旋转参数r
11
,r
12
,r
21
,r
22
表示为h
11
,h
12
,h
21
,h
22
与j,k,l之间的关系,表示为:因此,然后使用r的单位正交性,即将式(14)代入式(15),能够得到:即:
在s(s1,s2,s3,s4)中有四个未知数:s1=j2k2,s2=k2+l2,s3=j2,s4=jl,至少需要四组标定图像来求解s,求解s后,得到包含三个未知内参数的四个方程,j,k,l的符号根据s(s1,s2,s3,s4)来确定,j,k,l的初值通过以下计算:l

m算法的目标函数f
opt
是:其中f=[j2k2,k2+l2,j2,jl]
t
和s=[s1,s2,s3,s4]
t
;第三步,从j,k,l得到α和β;由公式(11),得出:求解式(20),得到旋转角度α,由式(11)得到β。6.根据权利要求1所述的双远心镜头的简化成像模型及其标定方法,其特征在于,步骤三具体为:获取内在参数后,各标定图案的r2×2(r
11
,r
12
,r
21
,r
22
)由式(14)计算,r是单一和正交的,r的剩余元素通过以下公式再获得:利用平移台在世界坐标系z轴上提供一个已知的平移位移z
d
,从而可以确定r
13
和r
23
的符号,与位移前获取的图像一起,确定r
13
和r
23
的符号。
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