一种相机几何标定处理方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理领域，特别涉及一种相机几何标定处理方法及装置。
【背景技术】
[0002] 全景拍摄，通常是指以某个点为中心进行水平360度和垂直180度拍摄，将所拍摄 的多张图片拼接成一张全景图片的拍摄及图片拼接方法。一般来说，全景拍摄至少可包括 全景图像和全景视频两种形式。
[0003]通常，在利用所拍摄的多张原始图片拼接成一张全景图片时，会涉及映射和拼接 两部分。其中，映射可以理解为将原始图片上的像素点投射到全景图片对应的位置上，拼接 可以理解为对相邻两张原始图片的重叠区域进行融合过渡。
[0004] 为了确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在原始图片中对应点之间的相 互关系，可以通过相机几何标定的方式，获得相机参数，以便后续可以利用所述相机参数进 行像素点投影。通常，相机参数可包括相机的外参(如，roll 的内参(如u，v，w，a，0，γ )。其中，（Tx，Ty，Tz)表示平移向量，（roll，yaw，pitch)表示旋转矩 阵，分别代表绕相机坐标系z轴旋转角度为γ，绕y轴旋转角度为β，绕X轴旋转角度为a; (u， v，w)表示偏向畸变，（α，β，γ )表示鱼眼镜头成像模型参数。
[0005] 目前，大多利用Levenberg-Marquardt算法（可简称为L-M算法）进行迭代计算，实 现相机几何标定。该方式中，每次迭代过程都需要对每一个待估参数求二阶偏导，得到黑塞 (Hessian)矩阵和雅克比(Jacobi)矩阵。当采用N个相机进行全景拍摄时，标定过程涉及12* N个待估参数，计算量庞大，需要耗费大量的计算时间，常用于服务器离线(offline)标定， 目前还无法实现实时在线处理。
[0006] 另外，基于L-M算法进行几何标定时，若迭代过程中出现两个矩阵的行列式为零， 即变换矩阵奇异，则可认为得到了相机参数的局部最优值。通常，局部最优值会受相机参数 初始值的影响，不同初始值可能会导致在不同的迭代过程中出现变化矩阵奇异，从而得到 不同的局部最优值，因此，该方式对初始值的选取还存在较高的要求。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供一种相机几何标定处理方法及装置，可大大降低处理过程所涉 及的计算量，有助于实现实时在线处理。
[0008] -种相机几何标定处理方法，所述方法包括：
[0009] 确定相机参数初始值，并获得基于所述初始值计算出的点对的第一余弦距离，所 述点对为两张相邻图片中对应于空间坐标同一位置的两个像素点的坐标；
[0010] 判断所述第一余弦距离是否与预设值相符，如果否，则获取第一迭代参数，并利用 所述第一迭代参数调整所述初始值，获得第一优化值；
[0011]获得基于所述第一优化值计算出的所述点对的第二余弦距离；
[0012]判断所述第二余弦距离是否与所述预设值相符，如果是，则将所述第一优化值确 定为相机参数标定值。
[0013] 优选的，如果所述第二余弦距离与所述预设值不符，所述方法还包括：
[0014] 获取第二迭代参数，并利用所述第二迭代参数调整所述第一优化值，获得第二优 化值；
[0015] 获得基于所述第二优化值计算出的所述点对的第三余弦距离；
[0016] 判断所述第三余弦距离是否与所述预设值相符，如果是，则将所述第二优化值确 定为相机参数标定值。
[0017] 优选的，所述确定相机参数初始值，包括：
[0018] 将所述相机参数的先验值确定为所述初始值;或者，
[0019] 在所述相机的先验值的基础上增加随机扰动，获得所述初始值。
[0020] 优选的，获得迭代参数的方式为：
[0021 ]对预设样本进行机器学习，获得所述迭代参数。
[0022] 优选的，对预设样本进行机器学习，获得所述第一迭代参数的方式为：
[0023]
[0024] 其中，（Mq，Nq)表不第一迭代参数，(^表不相机身份编号，X丨表不第j个相机的相机 参数标定值，4表示第j个相机的相机参数初始值，表示基于(Mo，No)计算出的点对的 第一余弦距离。
[0025] 优选的，所述利用所述第一迭代参数调整所述初始值，获得第一优化值xj的方式 为
[0026] 一种相机几何标定处理装置，所述装置包括：
[0027] 余弦距离计算单元，用于确定相机参数初始值，并获得基于所述初始值计算出的 点对的第一余弦距离，所述点对为两张相邻图片中对应于空间坐标同一位置的两个像素点 的坐标；
[0028] 优化值调整单元，用于判断所述第一余弦距离是否与预设值相符，如果否，则获取 第一迭代参数，并利用所述第一迭代参数调整所述初始值，获得第一优化值；
[0029] 所述余弦距离计算单元，还用于获得基于所述第一优化值计算出的所述点对的第 二余弦距离；
[0030] 标定值确定单元，用于判断所述第二余弦距离是否与所述预设值相符，如果是，则 将所述第一优化值确定为相机参数标定值。
[0031] 优选的，所述装置还包括：
[0032] 所述优化值调整单元，还用于在所述第二余弦距离与所述预设值不符时，获取第 二迭代参数，并利用所述第二迭代参数调整所述第一优化值，获得第二优化值；
[0033] 所述余弦距离计算单元，还用于获得基于所述第二优化值计算出的所述点对的第 三余弦距离；
[0034]所述标定值确定单元，还用于判断所述第三余弦距离是否与所述预设值相符，如 果是，则将所述第二优化值确定为相机参数标定值。
[0035]优选的，所述装置还包括：
[0036] 迭代参数获得单元，用于对预设样本进行机器学习，获得所述第一迭代参数：
[0037]
[0038] 其中，（Μ〇，Ν〇)表示第一迭代参数，C表示相机身份编号，χ?表示第j个相机的相机 参数标定值，xi表示第j个相机的相机参数初始值，表示基于(M〇，No)计算出的点对的 第一余弦距离。
[0039] 优选的，所述优化值调整单元，具体用于根据xi = xj +1^4x0+N。计算获得第一 优化值χ?。
[0040] 与现有技术相比，本发明方案使用泰勒多项式拟合图片拼接过程中的映射关系， 将图像模型参数的优化问题转化为多项式与映射函数之间误差的非线性凸二次优化问题。 具体地，可基于相机当前参数进行像素点投影，获得所投影点对之间的余弦距离，再根据余 弦距离判断是否需要进行相机参数优化，如果不需要，则可将当前参数作为相机参数标定 值;如果需要，则可利用机器学习获得迭代参数优化当前参数，并利用优化后的参数进行迭 代计算，直至获得相机参数标定值为止。如此方案，可大大降低处理过程所涉及的计算量， 有助于实现实时在线处理。
【附图说明】
[0041] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其 他的附图。
[0042]图1是本发明相机几何标定处理方法的流程图；
[0043] 图2是基于本发明方案实现的图片拼接的效果展示图；
[0044] 图3是基于现有技术方案实现的图片拼接的效果展示图；
[0045] 图4是本发明相机几何标定处理装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0046] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]在介绍本发明具体方案之前，先对本发明设计思路做简单介绍。
[0048] 在进行全景拍摄时，任两个相邻相机所拍摄原始图片中会存在部分重叠区域，对 这部分重叠区域进行融合过渡，可获得全景图片。对应于此，我们可以理解为，对于重叠区 域来说，存在如下场景:两张相邻原始图片Α和Β，图片Α中存在一个像素点a，图片Β中存在一 个像素点b，且a和b均对应于空间坐标中的同一个位置。对应于此，可以将像素点a和b称为 一个点对。
[0049] 拼接过程中，可以基于当前相机参数，分别将原始图片上的像素点a和b映射到 Equirectangular(等距球面)投影图像中，获得a和b对应于Equirectangular图像上的点对