一种全景环带镜头参数的检测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种全景环带镜头参数的检测方法及系统，包括：利用棋盘格标定板和全景环带镜头，在镜头视场的至少四个不同区域采集不同的标定图像；根据标定图像选定棋盘格的所有内角点进行标定计算，得到射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线；根据多项式拟合关系曲线和射线段高度与视场角的对应关系曲线，得到视场角与像素高度的对应关系曲线；在标定图像中选取有效视场，得到最小视场和最大视场的位置，以分别得到对应的像素高度；根据对应的像素高度匹配视场角与像素高度的对应关系曲线，得到全景环带镜头的视场角。本发明专利技术只需要利用全景环带镜头对标定板在不同的位置拍摄图像，即可实现对全景环带镜头参数的检测。即可实现对全景环带镜头参数的检测。即可实现对全景环带镜头参数的检测。

【技术实现步骤摘要】
一种全景环带镜头参数的检测方法及系统


[0001]本专利技术属于相机标定
，具体涉及一种全景环带镜头参数的检测方法及系统。

技术介绍

[0002]随着人工智能的发展，计算机视觉成为不可或缺的关键技术之一。计算机视觉应用的前提条件之一即为获取尽可能多的场景信息。相比于传统的基于透视投影的针孔成像方式，全景成像系统可以对水平或者垂直方向上大于180
°
的半球视场进行成像，从而获得远多于一副透视图像的视觉信息。
[0003]对于镜头而言，焦距、视场以及畸变模型是关键的参数。焦距可以衡量镜头的光束聚散能力，为镜头提供了最佳拍摄距离，同时也指导了图像传感器(sensor)的安装位置；视场可以衡量镜头的成像范围，为实际场景中的镜头安装提供参照；畸变模型可以校正镜头的畸变，获取更符合人眼视觉的图像。
[0004]现有技术中，对于镜头参数，包括焦距、视场角和畸变，其检测需要中央视场参与成像；然而，对于全景环带镜头，其中央视场有盲区的情况下，缺少相应的检测方法；尤其是对于焦距，由于全景环带镜头中央盲区的存在，在盲区外已不属于近轴区域，存在畸变，无法利用常见的测角度变化或放大倍率的方式测量焦距。

技术实现思路

[0005]基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种全景环带镜头参数的检测方法及系统。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种全景环带镜头参数的检测方法，包括以下步骤：
[0008]S1、利用棋盘格标定板和全景环带镜头，在镜头视场的至少四个不同区域采集不同的标定图像；其中，棋盘格标定板填满全景环带镜头的最小视场与最大视场之间的视场；
[0009]S2、根据标定图像选定棋盘格的所有内角点进行标定计算，得到射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线；其中，像素高度为全景环带镜头的图像传感器的像面上的点与像面中心之间的距离，射线段高度为像面上的点在像面所在空间的Z方向坐标值，像面为XOY平面；
[0010]S3、根据射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线以及射线段高度与视场角的对应关系曲线，得到视场角与像素高度的对应关系曲线；
[0011]S4、在标定图像中选取有效视场，得到最小视场和最大视场的位置，以得到最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度；
[0012]S5、根据最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度匹配视场角与像素高度的对应关系曲线，得到全景环带镜头的视场角。
[0013]作为优选方案，记全景环带镜头的图像传感器的像面的中心为原点，像面上的点的坐标为(u，v)，则像素高度ρ为
[0014]射线段高度f(ρ)为坐标点(u，v)在像面所在空间的Z方向坐标值，即(u，v，f(ρ))为像面所在空间的三维点，等比例对应于真实物空间；
[0015]三维点(u，v，f(ρ))投影到像面的坐标为(u，v)。
[0016]作为优选方案，所述步骤S2中，射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线为：
[0017]f(ρ)＝a0+a1ρ+a2ρ2+
…
+a
m
ρ
m
[0018]其中，a0、a1、a2、
…
、a
m
为拟合系数；m为多项式次数。
[0019]作为优选方案，所述步骤S3中，射线段高度与视场角的对应关系曲线为：
[0020]f(ρ)＝ρ*tanθ
[0021]其中，θ为视场角。
[0022]作为优选方案，所述步骤S3中，视场角与像素高度的对应关系曲线为：
[0023][0024]作为优选方案，全景环带镜头参数的检测方法，还包括以下步骤：
[0025]S6、将视场角与射线段高度的对应关系曲线等效为线性模型，即θ＝kρ+b，k、b分别为线性模型的斜率和截距；
[0026]则全景环带镜头的焦距f根据标定图像上的任意两点在图像上的高度差Δy与视场角的差值Δθ的比值拟合得到焦距拟合线：
[0027][0028]其中，y1、y2分别为标定图像上的任意两点对应在图像上的像高；ρ1、ρ2分别为标定图像上的任意两点对应在像面上的像素高度，对应的像素数分别为n1、n2，ps为像面上单个像素大小，1000为图像大小毫米级到像面大小微米级的换算关系。
[0029]作为优选方案，全景环带镜头参数的检测方法，还包括以下步骤：
[0030]S7、在每个视场角位置根据角度计算理论像素高度，根据实际像素高度、理论像素高度之间的差值与理论像素高度的比值得到每个视场角位置处的误差e，即畸变模型曲线为：
[0031][0032]其中，ρ为实际像素高度，ρ
t
为理论像素高度；ρ
t
＝f*θ。
[0033]作为优选方案，全景环带镜头参数的检测方法，还包括：
[0034]输出显示射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线、视场角与像素高度的对应关系曲线、焦距拟合线及畸变模型曲线。
[0035]本专利技术还提供一种全景环带镜头参数的检测系统，应用如上方案所述的检测方法，所述检测系统包括：
[0036]采集模块，用于利用棋盘格标定板和全景环带镜头，在镜头视场的至少四个不同区域采集不同的标定图像；其中，棋盘格标定板填满全景环带镜头的最小视场与最大视场
之间的视场；
[0037]标定模块，用于根据标定图像选定棋盘格的所有内角点进行标定计算，得到射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线；其中，像素高度为全景环带镜头的图像传感器的像面上的点与像面中心之间的距离，射线段高度为像面上的点在像面所在空间的Z方向坐标值，像面为XOY平面；
[0038]转换模块，用于根据射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线以及射线段高度与视场角的对应关系曲线，得到视场角与像素高度的对应关系曲线；
[0039]计算模块，用于在标定图像中选取有效视场对应的最小视场和最大视场的位置，计算得到最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度；
[0040]匹配模块，用于根据最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度匹配视场角与像素高度的对应关系曲线，得到全景环带镜头的视场角。
[0041]作为优选方案，全景环带镜头参数的检测系统，还包括：
[0042]输出显示模块，用于输出显示全景环带镜头的视场角、射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线以及视场角与像素高度的对应关系曲线。
[0043]本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
[0044]本专利技术只需要利用全景环带镜头对标定板在不同的位置拍摄图像，实现对全景环带镜头参数(焦距、视场角和畸变模型)的计算，计算过程无需在光学平台利用平行光入射方式计算，对于棋盘格标定板的摆放也无严格限制，简易便捷。
[0045]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用棋盘格标定板和全景环带镜头，在镜头视场的至少四个不同区域采集不同的标定图像；其中，棋盘格标定板填满全景环带镜头的最小视场与最大视场之间的视场；S2、根据标定图像选定棋盘格的所有内角点进行标定计算，得到射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线；其中，像素高度为全景环带镜头的图像传感器的像面上的点与像面中心之间的距离，射线段高度为像面上的点在像面所在空间的Z方向坐标值，像面为XOY平面；S3、根据射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线以及射线段高度与视场角的对应关系曲线，得到视场角与像素高度的对应关系曲线；S4、在标定图像中选取有效视场，得到最小视场和最大视场的位置，以得到最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度；S5、根据最小视场和最大视场的位置分别对应的像素高度匹配视场角与像素高度的对应关系曲线，得到全景环带镜头的视场角。2.根据权利要求1所述的一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，记全景环带镜头的图像传感器的像面的中心为原点，像面上的点的坐标为(u，v)，则像素高度ρ为射线段高度f(ρ)为坐标点(u，v)在像面所在空间的Z方向坐标值，即(u，v，f(ρ))为像面所在空间的三维点，等比例对应于真实物空间；三维点(u，v，f(ρ))投影到像面的坐标为(u，v)。3.根据权利要求2所述的一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，射线段高度与像素高度的多项式拟合关系曲线为：f(ρ)＝a0+a1ρ+a2ρ2+
…
+a
m
ρ
m
其中，a0、a1、a2、
…
、a
m
为拟合系数；m为多项式次数。4.根据权利要求3所述的一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，射线段高度与视场角的对应关系曲线为：f(ρ)＝ρ*tanθ其中，θ为视场角。5.根据权利要求4所述的一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，视场角与像素高度的对应关系曲线为：6.根据权利要求5所述的一种全景环带镜头参数的检测方法，其特征在于，还包括以下步骤：S6、将视场角与射线段高度的对应关系曲线等效为线性模型，即θ＝kρ+b，k、b分别为线性模型的斜率和截...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之丰，黄昊宇，鲍宇涵，
申请(专利权)人：杭州环峻科技有限公司，
类型：发明
国别省市：