利用单个球及弦中点的性质标定拋物折反射摄像机的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用单个球及弦中点的性质标定拋物折反射摄像机的方法。首先，从该幅图像中提取镜面轮廓投影的边缘点和靶标图像边缘点，使用最小二乘法拟合获得镜面轮廓投影和球像的投影。其次，根据像点和其对拓像点的关系获得对拓像点，从而拟合出球像的对拓球像。在球像上取互异的两个点，并求出两个点的对拓像点。由对拓像点的定义和圆的性质，上述两组对拓像点可以确定球像上弦的中点。根据球像上两个点关于球像的极线及弦的中点的性质，从而确定圆心的像。圆心的像关于球像的极线即为影消线，影消线与球像的交点为圆环点的像，三幅图像提供三组圆环点的像。最后，利用圆环点的像对绝对二次曲线像的约束求解摄像机内参数。

Calibration of parabolic catadioptric camera using the properties of single sphere and chord midpoint

The invention relates to a method for calibrating a parabolic catadioptric camera by using the properties of a single sphere and a chord midpoint. Firstly, the edge points of the mirror contour projection and the target image are extracted from the image, and the least square fitting method is used to obtain the mirror contour projection and the spherical image projection. Secondly, according to the relationship between the image point and its extension point, the extension point is obtained, and the spherical image of the spherical image is fitted. Take two different points on the sphere image and find out the two points'pairs of rubbing points. Based on the definition of the rubbing point and the nature of the circle, the midpoint of the upper chord of the spherical image can be determined by the above two pairs of rubbing points. According to the properties of the polar line and the midpoint of the chord of the two points on the spherical image, the image of the center of the circle is determined. The epipolar line of the image of the center of the circle is the shadow extinction line, and the intersection point of the shadow extinction line and the sphere image is the image of the circle point. The three images provide three sets of images of the circle point. Finally, the camera parameters are solved by constraining the image of the ring point to the absolute quadratic image.

【技术实现步骤摘要】
利用单个球及弦中点的性质标定拋物折反射摄像机的方法
本专利技术属于计算机视觉领域，涉及一种利用空间中一个球与弦的中点的性质求解抛物折反射摄像机内参数的方法。
技术介绍
计算机视觉的中心任务就是对图像进行理解，而它的最终目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力。这种能力将不仅使机器能感知包括形状、姿态、运动等在内的三维环境中物体的几何信息，而且能对它们进行描述、存储、识别与理解。摄像机标定就是确定从三维空间点到它的二维图像点之间的映射关系，它是许多计算机视觉应用必不可少的步骤。为了确定这一映射过程，需要建立摄像机的几何成像模型，几何模型的参数称为摄像机参数，摄像机参数可分为内参数和外参数两类。内参数描述成像系统的成像几何特性，外参数描述成像系统关于世界坐标系的方向和位置。摄像机标定可分为传统标定、自标定和基于几何实体的标定。无论哪种标定方法，都旨在建立二维图像与摄像机内参数之间的约束关系，特别是线性约束关系，这是目前摄像机标定所追求的目标，也是目前计算机视觉领域研究的热点之一。抛物折反射摄像机由一个抛物镜面和一个正交摄像机组成，它的成像视野大，是全景视觉领域研究的热点之一。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用利用单个球及弦中点的性质标定拋物折反射摄像机的方法，其特征在于由空间中的球作为靶标；所述方法的具体步骤包括：首先，从该幅图像中提取镜面轮廓投影的边缘点和靶标图像边缘点，使用最小二乘法拟合获得镜面轮廓投影和球像的投影；其次，根据像点和其对拓像点的关系获得对拓像点，从而拟合出球像的对拓球像；在球像上取互异的两个点，并求出两个点的对拓像点；由对拓像点的定义和圆的性质，上述两组对拓像点以确定球像上弦的中点；根据球像上两个点关于球像的极线及弦的中点的性质，从而确定圆心的像；圆心的像关于球像的极线即为影消线，影消线与球像的交点为圆环点的像，三幅图像提供三组圆环点的像；最后，利用圆环点的像对绝对...

【技术特征摘要】
1.一种利用利用单个球及弦中点的性质标定拋物折反射摄像机的方法，其特征在于由空间中的球作为靶标；所述方法的具体步骤包括：首先，从该幅图像中提取镜面轮廓投影的边缘点和靶标图像边缘点，使用最小二乘法拟合获得镜面轮廓投影和球像的投影；其次，根据像点和其对拓像点的关系获得对拓像点，从而拟合出球像的对拓球像；在球像上取互异的两个点，并求出两个点的对拓像点；由对拓像点的定义和圆的性质，上述两组对拓像点以确定球像上弦的中点；根据球像上两个点关于球像的极线及弦的中点的性质，从而确定圆心的像；圆心的像关于球像的极线即为影消线，影消线与球像的交点为圆环点的像，三幅图像提供三组圆环点的像；最后，利用圆环点的像对绝对二次曲线像的约束求解摄像机内参数；具体的步骤包括：拟合出镜面轮廓投影方程及靶标投影方程，估计球像的对拓球像，确定圆环点的像，求解抛物折反射摄像机内参数；(1)估计像点的对拓像点空间中的球Q，在拋物折反射摄像机的单位球模型下的投影分为两步；第一步，球Q投影是以O为中心的单位视球上的平行小圆和n＝1,2,3表示拍摄的三幅图像，称为的对拓圆，并且以单位视球中心O对称于单位视球直径的两个端点互为对拓；第二步，以单位视球表面上的一点Oc为投影中心，这里Oc看作一个摄像机的光心，将平行小圆和分别投影到垂直于光轴OcO的抛物折反射图像平面上的二次曲线其中称见的二次曲线为球Q的像，不见的二次曲线为球像的对拓球像，对应于单位视球上的称为对拓圆；对于单位视球直径的一个端点，该端点在抛物折反射图像平面不见的称为对拓像点，则单位视球直径的这个端点称为对拓点；令以Oc为光心的摄像机的内参数矩阵为其中rc是纵横比，fc是有效焦距，s是倾斜因子，[u0v01]T是摄像机主点o的齐次坐标矩阵形式；利用Matlab中的函数提取该幅图像中的镜面轮廓投影边缘点和靶标图像边缘点的像素坐标，通过最小二乘法拟合得到相应的二次曲线方程；这里用C0表示第1幅图像镜面轮廓投影曲线的系数矩阵，分别表示第n幅图像中的球像和对拓球像的系数矩阵；本文为了简化表述，用相同字母表示曲线和它的系数矩阵；通过C0获得摄像机内参数矩阵Kc的一个初始矩阵值从而得到绝对二次曲线的像ω的初始值这里:其中是纵横比的初始值，是有效焦距的初始值，是倾斜因子的初始值，是摄像机主点的初始齐次坐标矩阵表示，记取其中n＝1,2,3，上的一组点...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丰澧，汪雪纯，赵越，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53