[发明专利]根据球截面的几何特性标定抛物折反射摄像机的方法

说明书

本发明为根据球截面的几何特性标定抛物折反射摄像机的方法。空间球在单位视球上的投影模型，在单位视球上形成的小圆，光心与球像形成的斜锥和单位视球的交线即为小圆。存在一个圆心与单位视球球心重合的大圆与这个小圆平行，即大圆可通过在单位视球球面上平移小圆获得。直径外的圆上一点与直径两端点的连线垂直和透视投影的几何不变性可得，一幅球像可提供一对正交灭点。在获得主点的基础上，三幅球像即可获取摄像机内参数。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，涉及一种利用空间中一个球及其球截面的几何特性求解抛物折反射摄像机内参数的方法。

背景技术

计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟。它的主要任务就是通过对采集的图片进行处理以获得相应场景的三维信息。计算机视觉的起源在国际上公认是美国R.Roberts在六十年代中期开创的三维实物的分析研究,他利用已知多面体的模型来分析刻画二维图片中对应的物体在三维空间中的真实位置，他把过去的二维图像分析推广到三维的景物分析。从七十年代初期起，计算机视觉开始发展起来。

随着计算视觉技术在各个领域中的大量应用，传统摄像机的可视范围小已满足不了计算视觉技术的要求。为了满足计算视觉技术的要求，中心折反射摄像机孕育而生，从而摄像机标定也成为了计算视觉技术研究的重点。摄像机标定就是得到摄像机内参数，标定的过程是寻找实三维实际物体与像平面二维物体像之间几何射影关系。根据图像二维点，通过有关的代数计算就可以得到匹配的空间三维点坐标。文献“Auto-calibration andabsolute quadric”(Triggs B.，Proceeding of Computer Vision and PatternRecognition,1997:604-614.)首次将高等几何中的相关的知识引入到摄像机自标定中，大大简化了标定绝对二次曲线过程，而且标定的精确度依旧很高，在摄像机标定的进程中具有重大的意义。文献“Geometric properties of central catadioptric line imagesand their application in calibration”,(Barreto J.P.,Araujo H.,IEEETransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,27(8),2005,1327-1333.)研究了中心折反射摄像机下直线的像的几何性质，并将这些性质应用于中心折反射摄像机的标定。文献“Calibration of central catadioptric cameras using a DLT-like approach”,(Puig L.,Bastanlar Y.,Sturm P.,et al.International Journal ofComputer Vision,93(1),2011,101-114.)提出了一种基于三维控制点的标定方法，通过使用Veronese映射对三维点和其图像点的坐标进行了扩展，在扩展坐标的基础上基于直接线性变换——相似方法实现了中心折反射摄像机的标定，但是这类方法需要已知三维点的位置，并且容易从图像中提取其图像点。