[发明专利]透视移轴相机的标定方法

说明书

本发明实施例公开了一种透视移轴相机的标定方法，包括：步骤1：在待标定的透视移轴相机的视场范围内，拍摄多幅不同角度下标定板的图像，并提取出标靶点的像素坐标；步骤2：构建透视移轴相机的模型，获取模型所需的参数作为内参初始值，同时根据内参初始值与提取出标靶点的像素坐标代入模型中，计算出透视移轴相机的外参初始值；步骤3：在透视移轴相机的模型中加入畸变模型的影响，设定畸变参数初始值；步骤4：将内参初始值、外参初始值、畸变参数初始值代入模型进行优化，获得优化后的内参、外参、畸变参数。本发明的方向角度和倾斜角度与实际的角度更加接近，能够较好的反应实际成像方式，且标定精度更高、重投影误差更小。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域，尤其涉及一种透视移轴相机的标定方法。

背景技术

对于在需要使用多个相机进行三维成像的场景中，相机与拍摄物体表面通常是呈一定角度。相机的景深在沿着相机方向上可以取得最大，但对于拍摄物体表面与相机呈一定倾斜角时会降低垂直于拍摄物体表面方向上的景深。因此，在三维成像中相机可以采用移轴镜头以增大拍摄物体表面方向的景深。

移轴镜头是利用了Scheimpflug原理，让镜头与成像面呈一定的角度，可以使得在相机倾斜的情况下，增大垂直于拍摄物体表面上的景深，使得多个相机进行三维成像时也能获得更大的三维成像深度范围。

透视移轴相机的标定都是通过在视场范围内放置包含标靶点的标定板，再拍摄进行标定。目前现有的基于Scheimpflug原理的透视成像相机标定的模型都是基于成像中心产生角度倾斜，但是实际成像面产生倾斜后，成像面中心位置并不一定在光轴上，而是可能产生一定的偏移。同时标定获得的结果大多与实际透视移轴相机的给出的实际物理参数相差较大，标定获得的Scheimpflug成像角度与实际相机内部的Scheimpflug成像角度不符，且标定重投影误差较大。因此，现有的标定模型不足以描述透视移轴相机的成像原理。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种透视移轴相机的标定方法，以提升标定精度，减小重投影误差。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种透视移轴相机的标定方法，包括：

步骤1：在待标定的透视移轴相机的视场范围内，拍摄多幅不同角度下标定板的图像，并从标定板图像中提取出标靶点的像素坐标；

步骤2：构建透视移轴相机的模型，从所述透视移轴相机的出厂默认参数中获取模型所需的参数作为内参初始值，同时根据内参初始值与提取出标靶点的像素坐标代入构建的透视移轴相机的模型中，计算出透视移轴相机的外参初始值；

步骤3：在透视移轴相机的模型中加入畸变模型的影响，设定畸变参数初始值；

步骤4：将内参初始值、外参初始值、畸变参数初始值代入模型进行优化，获得优化后的内参、外参、畸变参数。

进一步地，所述内参包括焦距、旋转中心距、相机主点、移轴角度，外参为标定板至透视移轴相机垂直坐标系的旋转平移变换。

进一步地，所述透视移轴相机的模型为：

；

其中，为透视移轴相机成像的像素坐标，sx、sy分别为透视移轴相机成像面在x方向和y方向的像素宽度，为透视移轴相机的主点坐标，为从垂直坐标系下齐次坐标至倾斜坐标系下成像面的上点的变换矩阵，R表示外参的旋转矩阵，T表示外参的平移向量，为在标定板坐标系的点坐标，z为经过变换后z轴的坐标值。

进一步地，所述模型中从垂直坐标系下齐次坐标至倾斜坐标系下成像面的上点的变换矩阵为：

；

其中， 、分别为移轴的方向角度和倾斜角度，为垂直坐标系原点至z轴上旋转中心的距离，为透视移轴相机镜头的焦距。