一种基于非线性优化的相机标定方法技术

本发明专利技术涉及一种基于非线性优化的相机标定方法，属于图像处理技术领域。该方法包括以下步骤：S1：获取数据：制作棋盘格标定板，并测量各方格的尺寸，从不同角度拍摄两张以上照片；S2：计算单应矩阵；S3：计算内参数、外参数和畸变因数的初始值；S4：用非线性优化方法精化计算结果。本发明专利技术在张正友标定算法的基础上，引入知识和约束条件，使得搜索范围更小，从而减小陷入局部最优的可能性，使算法更稳定；并且只需要打印一个棋盘格图形，测量其尺寸就可以标定相机，其精度明显优于比经典的张正友算法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非线性优化的相机标定方法
本专利技术属于图像处理
，涉及一种基于非线性优化的少图高精度相机标定方法。
技术介绍
目前，相机标定方法有线性变换法、非线性优化法、两步标定法等方法，(1)线性变换法：计算复杂度小，有唯一的解析解，但是由于相机标定对数据噪声相当敏感，该方法的结果精度较低。(2)非线性优化法：通过迭代优化得到一个最优解，可以得到高精度的结果，但相机标定是一个非凸优化问题，其精度对初始值高度依赖。(3)两步标定法(如张正友标定算法)：通过线性变换求得参数初始值，然后对其进行非线性优化，本质上是由粗到精的方法，以其精度高和标定板制作简单而得到广泛应用，但其在只有一到两张标定图时效果不佳。相机模型就是用表达式模拟相机成像过程，通常采用小孔成像模型，如图1所示，相机模型表达式为：其中，表示图像上的齐次坐标，表示标定点(标定板上的角点)的齐次坐标，I是3×3的单位矩阵，0是3个元素的0向量(列向量)，其中，r11-r33的3×3矩阵为旋转矩阵，太复杂，但可以用ψ、θ和参数表示，两者关系式为当不考虑相机畸变时，相机标定就是求K中的5个参数和R中的6个参数。但实际上在精度要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于非线性优化的相机标定方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：获取数据：制作棋盘格标定板，并测量各方格的尺寸，从不同角度拍摄两张以上照片；S2：计算单应矩阵；S3：计算内参数、外参数和畸变因数的初始值；S4：用非线性优化方法精化计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性优化的相机标定方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：S1：获取数据：制作棋盘格标定板，并测量各方格的尺寸，从不同角度拍摄两张以上照片；S2：计算单应矩阵；S3：计算内参数、外参数和畸变因数的初始值；S4：用非线性优化方法精化计算结果。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性优化的相机标定方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：采用无畸变情况下的相机模型，如下式：其中，f表示焦距；uo、vo表示主点在图像中的坐标；r11～33表示旋转矩阵的各元素；t1～3表示平移向量的各元素；x、y表示三维空间中目标点的坐标；u、v表示目标点的像的图像坐标；zc表示相机坐标系中目标点的Z坐标；已知P，计算下式等号右侧中的参数：其中，P是3X4的矩阵，只取其中的第1、2、4列，即删除第3列后，得到另外一个3X3的矩阵H，其中的第i个列向量表示为：hi＝[hi1hi2hi3]T；(1)计算内参数：f和uo、vo求解如下方程组：即Vb＝0其中，vij＝[ji3hj3-(ji3hj1+h...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红军，钱鹰，刘歆，聂顺超，夏璨，杨鹏程，张俊，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50