[发明专利]基于近似平面靶的摄像机自标定方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于近似平面靶的摄像机自标定方法及系统，相关方案采用近似平面场景中的非控制点对摄像机进行标，无需得知控制点的坐标，即无制作精确的靶子，因而可以降低成本，并且还具有较高的精度。

技术领域

本发明涉及摄像机自标定技术领域，尤其涉及一种基于近似平面靶的摄像机自标定方法及系统。

背景技术

摄像机标定中，如果采用三维控制点进行标定，需要知道控制点的三维坐标；如果采用平面控制靶进行标定，需要知道平面靶子上点的二维坐标。这两种方法需要制作精确的三维立体靶，或者精确的二维平面靶，成本都比较高。

百米口径的大型射电望远镜，其面型需要进行现场检测，摄影测量方法是一种简单、方便的方法，为保障摄影测量的精度，需要对摄像机进行现场标定，如果采用三维或者二维控制点进行标定，相对比较困难。采用非控制点进行摄像机自标定，相对比较灵活；非控制点的自标定，可以分为三维非控制点和二维非控制点的自标定。三维非控制点的摄像机自标定，目前已经有比较多的方法，二维非控制点的摄像机自标定，还没有有效的方法。

百米口径的射电望远镜，其局部小区域内的面型接近平面，但其面型又不是平面，因此无法把平面约束用于摄像机的自标定。为此，需要研究近似平面场景下的摄像机自标定方法，采用近似平面场景中的非控制点对摄像机进行标定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于近似平面靶的摄像机自标定方法及系统，能够准确的实现近似平面场景下的摄像机自标定。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于近似平面靶的摄像机自标定方法，包括：

步骤1、将待标定的摄像机正对着近似平面的靶子或者正对近似平面的靶子时角度偏差在设定范围之内，获取靶子上每一特征点的图像测量坐标，并生成对应的三维空间坐标；所述近似平面是指平面中翘曲程度小于设定值；

步骤2、将待标定的摄像机从m个不同方位分别对着靶子，得到每一方位图像中每一特征点的图像测量坐标；

步骤3、对于每一方位图像，均根据摄像机的线性模型结合每一特征点的三维空间坐标，计算每一特征点在线性模型投影下的图像坐标；

步骤4、对于每一方位图像，均利用特征点的图像测量坐标，结合摄像机的非线性模型参数，对特征点在线性模型投影下的图像坐标进行修正，得到特征点在非线性投影模型投影下的图像坐标；

步骤5、结合所有方位图像，得到每一特征点在非线性模型投影下的图像坐标与对应方位图像上的图像测量坐标之间的误差，利用非线性优化方法，得到摄像机参数的修正值，其中摄像机参数包含了线性模型与非线性模型所使用的参数；

步骤6、利用摄像机参数的修正值，来修正每一方位图像中每一特征点的图像测量坐标，得到对应的修正值，并通过步骤3中的线性模型计算出每一特征点的三维空间坐标的修正值；

步骤7、将步骤5得到的摄像机参数的修正值、以及步骤6得到的每一特征点的三维空间坐标的修正值，带入步骤3，重复执行步骤3～步骤6，直至非线性优化过程中的误差函数值最小，最终得到摄像机参数的修正值即为摄像机参数的标定结果。