【技术实现步骤摘要】
基于两组相互正交平行线对应消失点的快速水下标定方法
本专利技术涉及一种水下目标的标定方法，具体为基于两组相互正交平行线对应消失点的快速水下标定方法，属于立体视觉处理的
技术介绍
随着全球人口数量的不断增长和全球经济的发展，陆地的资源已经逐渐在枯竭，占地球面积71％的海洋具有人类所需要的丰富资源，海洋开发已成为世界各国最重要的战略之一。其中各种水下探测技术和设备的发展是海洋探测的关键。在众多的探测传感处理技术中，水下图像处理技术由于其能够最真实、最全面的还原水下环境状况且数据量丰富，从而在各项海洋探索研究中逐渐发挥越来越大的作用，成为最有发展前景的水下探测技术。标定是视觉技术中最关键、最不可避免的过程之一，它的性能可以显著影响视觉系统的测量精度。传统的校准方法使用一个标定板为参考对象，先通过空间点的对应关系建立了一个方程组；然后对标定板进行了数学优化用于求解方程；最后得到相机的内部和外部参数。主要校准方法有三个：直接线性变换方法(DirectLinearTransformation)(Abdel-Aziz,Y...
【技术保护点】
1.基于两组相互正交平行线对应消失点的快速水下标定方法，其特征是，其数据处理对象为空气中的实际焦距和水中的等效焦距，包括以下步骤：/n步骤1)径向畸变的校正：/n1.1)拍摄获取标定板图像img-distort；/n1.2)提取图像中的畸变坐标；/n1.3)计算畸变系数k；/n1.4)利用一阶径向畸变针孔模型矫正畸变，得到无畸变图像img-correct；/n步骤2)基于两组相互正交平行线对应消失点性质的焦距标定：/n2.1)Hough变换提取直线；/n2.2)计算消失点w
【技术特征摘要】
1.基于两组相互正交平行线对应消失点的快速水下标定方法，其特征是，其数据处理对象为空气中的实际焦距和水中的等效焦距，包括以下步骤：
步骤1)径向畸变的校正：
1.1)拍摄获取标定板图像img-distort；
1.2)提取图像中的畸变坐标；
1.3)计算畸变系数k；
1.4)利用一阶径向畸变针孔模型矫正畸变，得到无畸变图像img-correct；
步骤2)基于两组相互正交平行线对应消失点性质的焦距标定：
2.1)Hough变换提取直线；
2.2)计算消失点w1、w2；
2.3)用消失点正交的性质标定焦距，在空气中焦距得到fa，在水中等效焦距得到fw。
步骤3)空气介质中等效图像的计算；
步骤4)位姿的标定：
4.1)旋转矩阵R的求解；
4.2)平移矩阵T的求解。
2.根据权利要求1所述的基于两组相互正交平行线对应消失点性质的焦距标定，其特征是，所述步骤1)径向畸变的校正，为：
考虑镜头非线性畸变的摄像机标定需要使用非线性优化算法，而过多的引入非线性参数往往井不能提高精度，反而引起求解的不稳定；经研究发现，镜头畸变主要由径向畸变引起，一阶径向畸变足以描述失真情况，过多的引入参数反而会引起解的不稳定性；故选取一阶径向畸变针孔模型，仅考虑镜头的一阶径向畸变；描述线性畸变模型如下：
式中：k是一阶径向畸变系数，由于镜头畸变的影响，实际成像点为Pd(ud,vd)，而无畸变的理想成像点图像坐标应为Pu(uu,vu)，畸变中心(u0,v0)；
由于理想条件下任意直线成像后应也为直线，线性三维空间投影图像仍然是一条直线，所以利用这一特性，可解决图像畸变失真问题，具体方法如下：
设理想直线为L，并定义为y＝J·x+m，畸变曲线L'是在实数构成的畸变曲线成像点上；实际成像点坐标Pd(ud,vd)可以由畸变直线L'得到，校正后图像点坐标是Pu(uu,vu)；采用最小二乘法将n个点拟合到直线上，可得到理想的线性参数；
设实际成像点坐标Pdi(udi,vdi)，校正后图像点坐标为Pui(uui,vui)，由于图像点坐标与实际成像点横坐标值相等，即uui＝udi，所以Pui(uui,vui)可以写成Pui(udi,vui)，i从1到n,n为理想直线L上取样点数量；其中，udi表示理想直线L上第i个点的横坐标，也表示畸变曲线L'上第i个点的横坐标，J·udi+m表示理想直线L上第i个点的纵坐标，vdi表示畸变曲线L'上第i个点的纵坐标，即可对如下最小化问题进行求解:
根据最小...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙进，汪和平，马煜中，姜金，丁煜，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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