【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，在所有摄像机参数均未知 的情况下能够准确获得摄像机的内部参数和外部参数。本专利技术属于先进测量
， 尤其适用于计算机立体视觉中的摄像机标定、非接触式工业检测和基于视觉的自主导航 系统。
技术介绍
摄像机标定是计算机视觉的基础，在机器视觉、虚拟现实等计算机图像应用领域有 着广泛的应用，其主要目标是求出摄像机的内部参数和外部参数。由于圆形标志物容易 获取、对阈值分割的不敏感性、可遮挡性以及亚像素定位精确性，基于圆形标志物的标 定方法得到广泛应用。文献(HEIKKILA J. Geometric camera calibration using circular control points, Trara. PflWem爿w。/. Mac/zze //W/， 2000,22(10): 1066~1077)是基于 圆形标志物的传统标定方法，其标定精度高，抗噪性能好，但是传统标定是利用标准参 照物与其对应图像的约束关系来获得摄像机的参数的，而标准参照物的设置给标定带来了许多不便。相对于传统标定而言，自标定是一种灵活、简单的方法，它不需要标定物 的...
【技术保护点】
一种采用两个相同圆进行摄像机标定的方法，其特征在于该方法包括以下步骤： 步骤１：以两个不相切的相同圆作为标定物； 步骤２：用摄像机从三个不同角度拍摄标定物，分别得到三幅具有两个椭圆影像的标定物图像，确保成像清晰； 步骤３： 对每幅标定物图像进行以下操作： 步骤３．１：利用经典的边缘检测算子－Ｃａｎｎｙ算子，分别检测出图像上每一个椭圆影像的边界，从而得到两组由椭圆影像边界像素点构成的点集，分别利用这两组点集，拟合出两个椭圆影像的方程，两个椭圆影像中左椭圆标 记为Ｃ′↓［１］，右椭圆标记为Ｃ′↓［２］，左椭圆Ｃ′↓［１］、右椭圆Ｃ′↓...
【技术特征摘要】
1、一种采用两个相同圆进行摄像机标定的方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤1以两个不相切的相同圆作为标定物；步骤2用摄像机从三个不同角度拍摄标定物，分别得到三幅具有两个椭圆影像的标定物图像，确保成像清晰；步骤3对每幅标定物图像进行以下操作步骤3.1利用经典的边缘检测算子-Canny算子，分别检测出图像上每一个椭圆影像的边界，从而得到两组由椭圆影像边界像素点构成的点集，分别利用这两组点集，拟合出两个椭圆影像的方程，两个椭圆影像中左椭圆标记为C′1，右椭圆标记为C′2，左椭圆C′1、右椭圆C′2的方程分别表示为<maths id=math0001 num=0001 ><math><![CDATA[ <mfenced open='{' close=''><mtable> <mtr><mtd> <msubsup><mi>C</mi><mn>1</mn><mo>′</mo> </msubsup> <mo>:</mo> <msup><mi>u</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub><mi>A</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mi>uv</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>B</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <msup><mi>v</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub><mi>C</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mi>u</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>D</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mi>v</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>E</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>1</mn></mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn></mtd> </mtr> <mtr><mtd> <msubsup><mi>C</mi><mn>2</mn><mo>′</mo> </msubsup> <mo>:</mo> <msup><mi>u</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub><mi>A</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mi>uv</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>B</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <msup><mi>v</mi><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msub><mi>C</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mi>u</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>D</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mi>v</mi> <mo>+</mo> <msub><mi>E</mi><mrow> <mi>e</mi> <mn>2</mn></mrow> </msub> <mo>=</mo> <mn>0</mn></mtd> </mtr></mtable> </mfenced>]]></math></maths>其中，u、v分别为图像中像素点的横纵坐标，Ae1、Be1、Ce1、De1、Ee1为左椭圆C′1方程的系数，Ae2、Be2、Ce2、De2、Ee2为右椭圆C′2方程的系数；同时，根据两椭圆方程系数，分别求得左椭圆C′1和右椭圆C′2的拟合圆心O′1、O′2的坐标；步骤3.2利用两个椭圆影像的方程，在复域内求解两个椭圆的交点坐标，然后提取圆环点像mI，mJ的坐标，其中提取圆环点像mI，mJ的方法为任意选取两个椭圆的交点中的一对共轭解，如果这对共轭解所组成的直线与两个椭圆拟合圆心O′1、O′2所组成的直线的交点在O′1和点O′2之间，表明这对共轭解为非圆环点对；反之，如果这对共轭解所组成的直线与两个椭圆拟合圆心O′1、O′2所组成的直线的交点不在点O′1和点O′2之间，表明这对共轭解为圆环点对，这对共轭解为圆环点像mI，mJ的坐标；步骤4根据三幅图像的圆环点像坐标，求取摄像机的内部参数矩阵K，计算公式为<maths id=math0002 num=0002 ><math><![CDATA[ <mrow><msup> <mover><mi>m</mi><mo>~</mo> </mover> <mi>T</mi></msup><msup> <mi>K</mi> <mrow><mo>-</mo><mi>T</mi> </mrow></msup><msup> <mi>K</mi> <mrow><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></msup><mover> <mi>m</mi> <mo>~</mo></mover><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>;</mo> </mrow>]]></math> id=icf0002 file=A2009101832220002C2.tif wi=30 he=4 top= 174 left = 34 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/></maths>其中， id=icf0003 file=A2009101832220002C3.tif wi=3 he=3 top= 174 left = 82 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>是圆环点像的齐次坐标；步骤5分别求取三副图像的摄像机的外部参数，具体操作如下步骤5.1根据图像中两个椭圆影像的方程，求取两个椭圆影像的内公切线和外公切线，分别表示为line_in′1、line_in′2、line_out′1、line_out′2；步骤5.2利用拉盖尔定理，恢复世界坐标系中两相同圆的内公切线间的初始夹角θ，计算方法为首先求得两个椭圆影像的内公切线的交点坐标，交点标记为O′，然后由点O′分别与圆环点mI，mJ组成直线O′mI，O′mJ，根据直线line_in′1、line_in′2、O′mI、O′mJ求出世界坐标系中两相同圆的内公切线间的初始夹角θ<maths id=math0003 num=0003 ><math><![CDATA[ <mrow><mi>θ</mi><mo>=</mo><mfrac> <mn>1</mn> <mrow><mn>2</mn><mi>i</mi> </mrow></mfrac><mi>ln</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>cross</mi> <mrow><mo>(</mo><mi>line</mi><mo>_</mo><msubsup> <mi>in</mi> <mn>1</mn> <mo>′</mo></msubsup><mo>,</mo><mi>line</mi><mo>_</mo><msubsup> <mi>in</mi> <mn>2</mn> <mo>′</mo></msubsup><mo>,</mo><msup> <mi>O</mi> <mo>′</mo></msup><msub> <mi>m</mi> <mi>I</mi></msub><mo>,</mo><msup> <mi>O</mi> <mo>′</mo></msup><msub> <mi>m</mi> <mi>J</mi></msub><mo>)</mo> </mrow> <mo>)</mo></mrow> </mrow>]]></math></maths>其中，cross()表示仿射变换中的交比，i表示虚部单位；步骤5.3定义两内公切线的不夹两圆的夹角为θ_true，利用射影变换的交比不变性，根据步骤5.2所求的两相同圆的内公切线间的初始夹角θ求取夹角θ_true，具体方法如下分别求取两个椭圆影像的两条外公切线line_out′1、line_out′2与椭圆C′1的交点P′3、P′5，分别求取两个椭圆影像的两条外公切线line_out′1、line_out′2与椭圆C′2的交点P′4、P′6，求取两个椭圆影像的两条外公切线line_out′1、line_out′2的交点Pvsp以及两个椭圆影像的两条内公切线line_in′1、line_in′2的交点O′；由点Pvsp和点O′组成直线O′Pvsp，由点P′3和点P′5组成直线P′3P′5，由点P′4和点P′6组成直线P′4P′6；分别求取直线O′Pvsp分别与直线P′3P′5、P′4P′6的交点 id=icf0005 file=A2009101832220003C1.tif wi=15 he=5 top= 73 left = 57 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>由点 id=icf0006 file=A2009101832220003C2.tif wi=3 he=5 top= 73 left = 85 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>和点 id=icf0007 file=A2009101832220003C3.tif wi=4 he=5 top= 73 left = 99 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>组成直线 id=icf0008 file=A2009101832220003C4.tif wi=11 he=5 top= 73 left = 122 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>分别求取直线 id=icf0009 file=A2009101832220003C5.tif wi=9 he=5 top= 73 left = 163 img-content=drawing img-format=tif orientation=portrait inline=yes/>与椭圆C′1、C′2的交点P′1、P′2；如果P′1、P′2、 id=icf0010 file=A200910183222000...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。