[发明专利]基于任意位置多球的光源方向标定方法

权利要求书

1、基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于步骤如下：

(1)识别基于图像的小球中心点与高光点；

(2)计算小球中心点与高光点的空间位置；

(3)根据小球高光点的镜面反射原理计算得到光源方向。

2、根据权利要求1所述基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于：所述的步骤(1)中识别基于图像的小球中心点与高光点的方法为：拍摄某光源下小球图片以及去掉小球的背景图片，二者相减得到去背景的小球图片，再经过去噪与二值化后，利用the two-stage Hough transform方法求出小球的中心点的像素坐标与小球半径；然后在识别出来的圆内找出前10％最大亮度的区域的平均坐标，作为小球高光点的像素坐标。

3、根据权利要求1所述基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于：所述步骤(2)中的计算小球中心点与高光点的空间位置的方法：拍摄时小球放置在棋盘格标定板的平面上，这样小球中心的三维空间的Z坐标值为小球的半径，再加上从图片识别出的小球中心像素坐标与相机的内外参，可以求解出小球中心在三维中的位置，同样的方法，我们可以求解出小球高光点的三维位置。

4、根据权利要求1所述基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于：所述步骤(3)中的根据小球高光点的镜面反射原理计算得到光源方向原理为：根据反射原理，在小球高光点处的视点方向与光源方向关于高光点的法向对称，因此可以根据视点位置、小球中心点与高光点位置计算出光源方向。

5、根据权利要求1所述基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，为了得到更准确结果，拍摄该光源下多个不同位置的小球，利用SVD分解求超定方程组得到最终光源的方向。

6、根据权利要求5所述基于任意位置多球的光源方向标定方法，其特征在于：所述步骤(3)中的利用SVD分解求超定方程组得到最终光源方向的方法为：根据每个小球位置求出的光源方向构造矩阵M^TM和向量M^Tb，求方程Mθ＝b的最小二乘解，即为最小化光源方向的误差，通过SVD分解计算其最优最小二乘解。