[发明专利]利用正五棱台求解摄像机内参数

摘要

本发明是由底边是正五边形的正棱台构成的用于摄像机自标定的靶标。具体的步骤包括：从图像上提取正五棱台的上底面和两个侧面上的特征点，根据两平行直线的交点是无穷远点，而无穷远点的像称为隐消点，以及共线四点交比的性质，得出图像平面上隐消点坐标，根据正交隐消点对绝对二次曲线的约束,实现对摄像机内参数的线性求解。对靶标从不同方向拍摄两幅图像，提取每幅图像上的特征点坐标，计算正五棱台上底面和两个侧面上的正交隐消点，建立正交隐消点关于摄像机内参数的约束方程，线性求解摄像机内参数矩阵。利用本发明中的靶标可实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。隐消点是一种更简洁更全局化的基元，在标定过程中提高了精度。

主权项

1.一种用于求解摄像机内参数的靶标，其特征在于此靶标是将空间中任意一个正五棱锥平行于底面切割得到；具体的步骤包括：（1）计算正五棱台上底面的隐消点在世界坐标系的一个平面上，存在一个正五棱台，正五棱台的上、下底面是一个正五边形，它上底面的角点为，下底面的对应上底面角点为,是五边形内切圆的圆心；是线段的中点,垂直于,方向上的无穷远点设为；方向上的无穷远点设为.则与正交；上底面的投影中，分别是的像，分别是，的像，根据共线四点交比的性质有：，，根据射影变换中对应点的射影不变性，有：，；从而可以求得的坐标；（2） 计算正五棱台侧面的隐消点在正五棱台的一幅图片中，我们至少可以看到它的两个侧面是两个全等的等腰梯形，平行于，分别是和的中点，并连接，是的中点,设，上的无穷远点为，方向上的无穷远点是，分别是的像，是无穷远点的像点，即：，方向上的隐消点，是无穷远点的像点，即：方向上的隐消点；因为是和的交点，所以，根据射影变换中对应点的射影不变性，有：，根据射影几何中调和共轭理论，得：，根据射影变换中的交比不变性，得，从而解得的坐标；在另一个等腰梯形中也存在着一组正交隐消点，记为，，计算公式为，，可以求出，； （3）求解摄像机内参数利用在两幅图像中所求的六组正交隐消点对绝对二次曲线的约束可以列出六个方程，线性求解出摄像机的5个内参数，即矩阵，为图像的畸变因子，为图像坐标系中轴轴的尺度因子，是主点坐标，为摄像机的5个内参数。