一种标定摄像机参数的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种标定摄像机参数的方法及装置，获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像；获取标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点，获取基准直线上虚拟网格点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点信息获取消隐点坐标；根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟网格点；根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数；根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。应用本发明专利技术，可以分别独立标定摄像机参数，从而提高摄像机参数的标定精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及摄像机标定技术，特别涉及一种标定摄像机参数的方法及装置。
技术介绍
随着计算机视觉技术的发展和应用，在摄影测量以及计算机视觉领域，通过摄像机对被测目标进行摄像，然后从摄像得到的图像中，利用计算机视觉技术重构出被测目标的空间位置结构，也就是建立被测目标的空间位置坐标与通过摄像机摄像得到的图像中对应被测目标的平面位置坐标之间的几何关系，通过平面图像的平面位置坐标信息恢复出被测目标的空间位置坐标信息，对于遥感测量、拍摄有着重要的意义。而建立上述几何对应关系，首先必须确定摄像机成像的数学模型，该数学模型的参数即为摄像机参数，大多数情况下这些参数必须通过实验与计算才能得到，通过实验与计算得到摄像机参数的过程就称之为摄像机标定。在摄影测量和计算机视觉领域，摄像机参数的标定是重要环节，其标定结果的精度和算法的稳定性直接影响最终测量或识别结果的准确性，即影响构建的被测目标的空间位置结构的精度。 摄像机参数包括摄像机内参数以及外参数，内参数是指恢复光线束形状的要素，主要包括像主点、摄像机的主距以及透镜畸变系数等，外参数是指确定光线束在给定物方空间坐标系中位置和朝向的要素，包括投影中心和摄像机光轴方位在物空间坐标系中的三个角度量等参数，由于摄像机外参数与本专利技术无关，因而，后续本专利技术中所述的摄像机参数为内参数。 现有标定摄像机参数的方法是利用一个标准参照物与通过摄像机摄像得到的多幅图像建立包含摄像机内外参数的对应约束关系(共线方程)，来确定摄像机模型的各个内外参数之间的非线性方程，通过迭代运算得到一组摄像机内外参数最优解的集合。但该方法的限制条件较多，特别是需要多幅标定靶(标准参照物)图像参与标定工作，使摄像机参数的运算过程引入了更多的外参数，而且，建立的非线性方程或方程组中，内参数和外参数之间相互约束、相互影响，增加了标定结果的不稳定性，使得摄像机参数标定精度较低，从而影响构建的被测目标的空间位置结构的精度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种标定摄像机参数的方法，使得摄像机参数分别独立标定，提高摄像机参数的标定精度。 本专利技术的另一目的在于提供一种标定摄像机参数的装置，使得摄像机参数分别独立标定，提高摄像机参数的标定精度。 为达到上述目的，本专利技术提供的标定摄像机参数的方法，该方法包括 获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像； 获取标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标； 根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点，获取基准直线上虚拟网格点的坐标； 根据像主点附近无畸变区域像素点信息获取消隐点坐标； 根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟无畸变网格点坐标； 根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数； 根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。 所述根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点包括 在待构建的虚拟网格中获取像主点附近无畸变区域像素点； 分别拟合虚拟网格中行向和列向虚拟网格点直线方程； 分别获取拟合的行向和列向直线方程中曲率最小的直线方程； 根据获取的曲率最小的直线方程获取基准点。 根据最小二乘法分别拟合所述虚拟网格中行向和列向虚拟网格点直线方程。 通过计算虚拟网格中各相应网格点与对应的拟合直线间的距离的平方和获取该拟合曲线的曲率。 所述根据获取的曲率最小的直线方程获取基准点包括 选取曲率最小的行向直线方程对应的网格行与曲率最小的列向直线方程对应的网格列对应的虚拟网格点为基准点；或 选取曲率最小的行向直线方程与曲率最小的列向直线方程的交点为基准点。 将像主点附近无畸变区域像素点组成行向和列向直线束，分别求解行向和列向直线束组成的超定方程组，获取所述消隐点坐标。 所述根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟网格点包括 连接获取的横向基准直线上扩展的虚拟网格点Ai(u′i，v′i)(i＝0，1，-1，2，-2…)和纵向消隐点pr(u′r，v′r)，得到相交直线束中第i条直线AiPr的直线方程 连接获取的纵向基准直线上扩展的虚拟网格点Bj(u′j，v′j)(j＝1，-1，2，-2…)和横向消隐点Pc(u′c，v′c)，得到另一相交直线束中第j条直线BjPc的直线方程 计算第(j，i)个虚拟网格点(u′j，i，v′j，i)的无畸变坐标，计算公式为 所述计算摄像机主距参数的公式为 (u0-um)2+(v0-vm)2+f2＝R2 其中， (u0，v0)为像主点P的像面坐标，(u′r，v′r)，(u′c，v′c)分别为纵向消隐点以及横向消隐点的坐标，f为主距。 所述计算摄像机畸变参数的公式为 其中，(u′，v′)表示构建的虚拟网格中无畸变虚拟网格点坐标； (u，v)表示虚拟网格点对应的标定靶图像中像素点的坐标； (μ0，v0)为像主点坐标； ρ是标定靶图像中像素点到像主点(μ0，v0)的距离 k1，k2，k3为径向畸变系数； p1，p2为切向畸变系数。 一种标定摄像机参数的装置，该装置包括标定靶图像获取模块、像素点坐标信息获取模块、虚拟网格基准点信息获取模块、消隐点信息获取模块、虚拟网格点构建模块、存储模块以及摄像机参数标定模块，其中， 标定靶图像获取模块，用于获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像； 像素点坐标信息获取模块，用于获取标定靶图像中各像素点的坐标信息，将标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标信息分别输出至虚拟网格基准点信息获取模块及消隐点信息获取模块； 虚拟网格基准点信息获取模块，根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点； 消隐点信息获取模块，用于根据像主点附近无畸变区域像素点信息组成直线束，求解直线束组成的超定方程组获取消隐点坐标； 虚拟网格点构建模块，用于将像主点附近无畸变区域像素点的坐标作为基准直线上的虚拟网格点，根据获取的基准点、消隐点以及存储模块存储的共线的等距线段成像的比例关系信息，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟网格点； 存储模块，用于存储共线的等距线段成像的比例关系信息； 摄像机参数标定模块，用于根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数，根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。 由上述的技术方案可见，本专利技术提供的一种标定摄像机参数的方法及装置，获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像；获取标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点，获取基准直线上虚拟网格点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点信息获取消隐点坐标；根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟网格点；根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数；根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种标定摄像机参数的方法，其特征在于，该方法包括：获取需要标定的摄像机拍摄的标定靶图像；获取标定靶图像中像主点附近无畸变区域像素点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点的坐标获取待构建虚拟网格的基准点，获取基准直线上虚拟网格点的坐标；根据像主点附近无畸变区域像素点信息获取消隐点坐标；根据获取的基准点、消隐点以及预先获取的共线的等距线段成像的比例关系，建立虚拟网格中除基准直线上虚拟网格点之外的其它虚拟无畸变网格点坐标；根据获取的消隐点以及像主点信息计算摄像机主距参数；根据构建的虚拟网格以及标定靶图像计算摄像机畸变系数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王永强，杨智诚，许小京，黄威，黎智辉，
申请(专利权)人：公安部物证鉴定中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]