[发明专利]空间三条不平行直线线性求解抛物折反射摄像机内参数

摘要

本发明涉及一种利用空间中三条不平行直线线性求解抛物折反射摄像机内参数的方法，该方法利用的是由空间中三条不平行直线构成的用于抛物折反射摄像机自标定的靶标。使用抛物折反射摄像机对靶标拍摄1幅图像，直线的抛物折反射图像是二次曲线，从图像上提取靶标像点，拟合曲线方程并求解每两条曲线的交点，根据配极原则及直径共圆心的性质，得出图像平面上三对圆环点的像，利用圆环点的像对绝对二次曲线的像的约束线性求解摄像机内参数。利用本发明中的靶标可以实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。由于直线是一种更简洁更全局化的基元，在摄像机标定过程中提高了标定精度。

主权项

1.一种利用空间中三条不平行直线线性求解抛物折反射摄像机内参数的方法，其特征在于只利用直线元素，此靶标是由空间中三条不平行直线构成；直线的抛物折反射图像是二次曲线，首先从图像上提取靶标像点，拟合曲线方程并求解每两条曲线的交点，根据配极原则及直径共圆心的性质，得出图像平面上三对圆环点的像，利用圆环点的像对绝对二次曲线的像的约束线性求解抛物折反射摄像机内参数；具体步骤包括：拟合图像中曲线方程，求解图像中心，求解图像中心关于各曲线的极线及圆环点的像，求解抛物折反射摄像机内参数矩阵中的等5个参数；（1）计算图像中心世界坐标系中三条不平行直线、、，在抛物折反射摄像机成像模型中，首先投影到单位球表面上三个大圆、、；、、、、、分别为和、和、和的交点，则、、是单位球的直径，相交于一点，即球心；在像平面上，大圆、、投影为二次曲线、、；用Matlab提取二次曲线的边缘点，用最小二乘拟合二次曲线，曲线方程用系数矩阵表示为、、；计算每两条二次曲线的交点，分别为、、、、、；直线、、交于一点，是的像，也是图像中心；（2）分别计算图像中心关于各曲线的极线及圆环点的像在成像模型中，是大圆、、的圆心，则关于、、的极线分别是大圆所在平面的无穷远直线、、，无穷远直线与对应圆的交点为圆环点、、、、、；在像平面，关于、、的极线分别为、、，极线与对应二次曲线的交点为圆环点的像、、、、、；（3）求解抛物折反射摄像机内参数使用抛物折反射摄像机拍摄1幅图像，由圆环点的像对绝对二次曲线的像的约束，线性求解出抛物折反射摄像机的5个内参数，即矩阵，其中为图像的畸变因子，为纵横比，为焦距，为主点坐标，为抛物折反射摄像机的5个内参数。