[发明专利]基于二次曲线拟合的旋转立体视觉旋转轴的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉、图像处理、图形学、几何、数学等领域，尤其是一种旋转立体视觉的方法。

背景技术

目前常用的旋转轴确定方法是通过标定物或者一些点在旋转台上的旋转时的所留下的轨迹上离散点坐标位置，然后由离散点得到空间轨迹，最后经计算确定圆心或者通过曲面法向量与旋转轴相交的性质计算旋转轴。现有的确定方法存在的技术缺陷：计算复杂、精度较低、实用性较差。

发明内容

为了克服已有旋转立体视觉旋转轴的确定方法的计算复杂、精度较低、实用性较差的不足，本发明提供一种简化计算、提升精度、具有良好实用性的基于二次曲线拟合的旋转立体视觉旋转轴的确定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于二次曲线拟合的旋转立体视觉旋转轴的确定方法，所述旋转立体视觉旋转轴的确定方法包括以下步骤：

(1)获取图像上点的跟踪；

(2)在得到了某点旋转所形成的空间圆的投影图像上的一些离散点之后，根据所述离散点拟合得到相应的二次曲线，二次曲线的方程为：

ax²+by²+cx+dy+e＝0

其中a、b、c、d和e是二次曲线的系数，写为矩阵形式为：

x2y2xy1abcde=0]]>当有n个离散点，则系数矩阵为n×5矩阵，用最小二乘法拟合出二次曲线；

(3)求无穷远直线的图像：虚圆点在无穷远直线上，空间虚圆点为[1，0，±i，0]^T，经投影矩阵投影后会形成两个点为c_i和c_j，由这两个点来求出无穷远直线的图像l_∞＝c_i×c_j；

(4)令空间某点转动所形成的空间圆投影为二次曲线C_i，则其相应的中心o_i＝c_il_∞，即是旋转轴上某点的投影；

(5)在得到二次曲线的中心点之后，重建所述中心点即得到旋转轴上的空间点；

取其中两幅图像即可以重建旋转轴上的某点，假设旋转轴上某未知点为X_w，其投影经过上述方法计算得到为o_i，其中两幅图像对应的投影矩阵为P₁和P₂，则由线性摄像机模型得到：

o_i＝P₁X_w

o_i＝P₂X_w

由上面的方程解得旋转轴上的一个空间点；

(6)根据旋转轴上的点，拟合得到旋转立体视觉旋转轴。

进一步，所述步骤(3)中，通过所有其他图像相对于某一个成像平面的极点来拟合出此旋转平面的消影线即无穷远直线的图像。

本发明的有益效果主要表现在：简化计算、提升精度、具有良好实用性。

附图说明

图1是相对第一幅图像的各极点的示意图。

图2是离散点旋转轨迹的参数示意图。

图3是无穷远直线的示意图。

图4是重建的旋转轴示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。