摄像机标定的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种摄像机的标定方法及装置，为实现摄像机的在线标定，并提高摄像机标定的精确度而发明专利技术。其中，所述方法包括：利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄像机的初始标定参数；获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数，其中所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括所述标定参照物；利用所述摄像机的初始标定参数及匹配特征参数，对所述待标定图像进行标定，获取摄像机新的标定参数。本发明专利技术实施例主要应用于计算机视觉相关技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机视觉检测
，尤其涉及一种摄像机标定的方法及 装置。
技术介绍
在计算机视觉检测过程中，为了获取计算机图像象素点与实际物理空间点 的对应关系，摄像机标定是必不可少的过程。所述摄像机标定，就是在一定的 摄像机模型下，经过对图像的处理，利用一系列数学变换和计算方法，获得摄像 机内部的几何和光学特性(也即内部参数)，以及摄像机坐标系相对于空间坐标 系的位置关系(也即外部参数)。在现有技术中，有多种摄像机的标定方法，如传统标定方法，自标定方法 等。下面分别介绍一下传统标定法和自标定法的原理。 ( 一)传统标定法利用传统标定法进行摄像机标定的时候，需要使用标定参照物。传统标定法可包括直接线性变换标定法(DLT),径向排列约束(RAC)标定法，主动视觉 标定法和平面标定法等。下面以直接线性变换标定法和径向排列约束标定法为 例，描述一下传统标定法的基本原理。直接线性变换标定法是由Abdal-Aziz和Karara于70年代初提出的。该方 法首先需建立摄像机成像模型线性方程组，并测出场景中 一组点的世界坐标和 其在成像平面上的对应坐标，然后将这些坐标值代入该线性方程组中求出该线 性方程组的未知系数，该线性方程组的系数包含了摄像机的内部参数。但是，直接线性变换标定法忽略了镜头畸变，只适合视野较小的摄像机标6定。当镜头畸变明显时(尤其是采用广角镜头)，所述摄像机成像模型线性模型 无法准确地描述摄像机的成像过程，这时在摄像机的标定过程中需要引入畸变 因子进行校正。Tsai于80年代中期提出了基于RAC (径向排列约束)的标定方法。该方法 的核心是利用径向 一致约束，来求解除摄像机光轴方向的平移外的其它摄像机 外部参数，然后再求解摄像机的其它参数。由于RAC方法考虑了径向畸变，因 此相比DLT方法，它的^青度更高。 (二)自标定法1992年,0. D. Faugeras， Q.T. L醒g,和S. J. Maybank首先寸是出了自标定的 概念，使得在场景未知和摄像机任意运动的一般情形下的摄像机标定成为可能。 也就是说，利用自标定方法进行摄像机标定时，不需要标定参照物，仅仅是通 过图像点之间的对应关系就可以对摄像机进行标定。自标定依据的是多幅图像 中成像点间存在的特殊约束关系(如^ l线约束)，因此可以不需要场景的结构信 息。常用的自标定方法包括基于Kruppa方程的自标定方法和基于绝对二次曲 面、无穷远平面的自标定方法等。但是，在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下的问题由于传统标定法在拍摄和标定过程中 一直需要使用标定参照物，因而给拍 摄操作及标定方法的使用带来了很大的不便。特别是在一些计算机视觉和摄影 测量任务的执行过程中，摄像机的焦距、位置等参数由于受视觉或测量系统的 机械震动或热效应影响而变化，或者由于执行某一具体的任务而需要有意改变， 从而使得初始的摄像机标定参数不再有效，因而需要进行在线重标定。而由于 标定参照物的使用和位置调整将导致在线任务的中断，所以传统标定方法不适合在线重标定。而自标定方法的标定精度不高，鲁棒性不足；并且利用自标定 方法进行摄像机标定时一般无法获取摄像机的外部参数。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种摄像机的标定方法及装置，以实现在线摄像机标 定，并提高摄像机标定的精确度。本专利技术实施例摄像机的标定方法采用以下技术方案 一种摄像机的标定方法包括如下步骤利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄像机 的初始标定参数；获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数，其中 所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括 所述标定参照物；利用所述摄像机的初始标定参数及所述匹配特征参数，对所述待标定图像 进行标定，获取摄像机新的标定参数。本专利技术实施例摄像机的标定装置采用以下技术方案 一种摄像机的标定装置包括初始标定参数获取单元，用于利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像 机进行初始标定，获取摄像机的初始标定参数；匹配特征参数获取单元，用于获取所述已进行初始标定的初始图像与待标 定图像的匹配特征参数，其中所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取 的，且所述待标定图像不包括所述标定参照物；重标定参数获取单元，用于利用由所述初始标定参数获取单元获取的摄像 机的初始标定参数及由所述匹配特征参数获取单元获取的匹配特征参数，对所述待标定图像进行标定，获取摄像机新的标定参数。本专利技术实施例摄像机的标定方法及装置，可先对包含有标定参照物初始图像进行初始标定，并获取摄像机的初始标定参数。当摄<14几的参数发生变化时， 可获得初始图像与待标定图像之间的匹配特征参H继而通过已经获得的摄像 机的初始标定参数以及匹配特征参数，计算出待标定图像的摄像机参数。与现 有技术中的传统标定法相比，由于本专利技术实施例计算出了包含标定参照物的初 始图像以及不包含标定参照物的待标定图像之间的匹配特征参数，因此，当摄 像机的参数发生变化时，能够准确的获得摄像机的新的标定参数，实现对摄像 机的在线标定。而相较于现有技术中的自标定法而言，在进行摄像机的初始标 定时，利用的是包含标定参照物的初始图像先进行摄像机的初始标定，并以获 得的摄像机的初始标定参数作为进行对摄像机进行新的标定的基础，因此，本 专利技术实施例提高了摄像机标定的精确度。附图说明图1为本专利技术实施例一掘/f象机的标定方法的流程图； 图2为本专利技术实施例二摄像机的标定方法的流程图； 图3为本专利技术实施例三摄像机的标定装置的示意图； 图4为本专利技术实施例三摄像机的标定装置的结构图； 图5为本专利技术实施例三中匹配特征参数获取单元的示意图。具体实施例方式为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。9为解决现有技术中的传统标定法以及自标定法无法实现摄像机的在线标定以及摄像机标定精确度不高的问题，本专利技术实施例提供了 一种摄像机标定的方法。下面结合附图对本专利技术实施例做详细说明。实施例一如图l所示，本专利技术实施例一摄傳4几的标定方法包括如下步骤步骤ll、利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄#4几的初始标定参凄t 。在此步骤中，为了保证摄像机标定的精确度，可利用传统的两步法，即径向排列约束标定法进行摄像机标定。当然，还可利用其他的传统标定法，如DLT方法等对所述初始图像进行摄像机标定。所述的标定参照物可任意选定。步骤12、获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数；其中所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括所述标定参照物。所述的匹配特征参数包括获取的匹配特征点，以及所述匹配特征点的像素坐标以及世界坐标等。在本专利技术实施例中，可以利用尺度不变特征变换(SIFT, Scale InvariantFeature Transform),获取已进4亍初始标定的初始图^f象与特，标定图l象的匹配特征参数。下面对尺度不变特征变换算法作一简单介绍。尺度不变特征变换算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像机的标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：　　　　利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄像机的初始标定参数；　　　　获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数，其中所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括所述标定参照物；　　　　利用所述摄像机的初始标定参数及所述匹配特征参数，对所述待标定图像进行标定，获取摄像机新的标定参数。

【技术特征摘要】
1、一种摄像机的标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机进行初始标定，获取摄像机的初始标定参数；获取所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数，其中所述待标定图像是在摄像机参数发生变化时获取的，且所述待标定图像不包括所述标定参照物；利用所述摄像机的初始标定参数及所述匹配特征参数，对所述待标定图像进行标定，获取摄像机新的标定参数。2、 根据权利要求1所述的摄像机的标定方法，其特征在于，获取所述已进 行初始标定的初始图像与待标定图像的匹配特征参数的步骤包括提取所述已进行初始标定的初始图像和待标定图像的特征点； 将所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的特征点进行匹配，获取 匹配4争;f正点；分别获取所述匹配特征点在所述已进行初始标定的初始图像中的像素坐标 及待标定图像中的像素坐标；根据所述匹配特征点在已进行初始标定的初始图像中的像素坐标、所述匹 配特征点在所述待标定图像中的像素坐标以及所述摄像机的初始标定参数，计 算所述匹配特征点的世界坐标。3、 根据权利要求2所述的摄像机的标定方法，其特征在于，当利用尺度不 变特征变换提取法时，将所述已进行初始标定的初始图像与待标定图像的特征 点进行匹配，获取匹配特征点的步骤包括为所述已进行初始标定的初始图像中的各个特征点，在所述待标定图像的 各特征点中，分别选取与所述已进行初始标定的初始图像中的相应特征点间的欧式距离最近的特征点和次近的特征点；若所述最近的特征点所对应的欧式距离与所述次近的特征点所对应的欧式 距离之间的比例阈值小于预设值，则所述最近的特征点为所述已进行初始标定 的初始图像中相应特征点的匹配特征点。4、 根据权利要求2所述的摄像机的标定方法，其特征在于，根据所述匹配 特征点在已进行初始标定的初始图像中的像素坐标、所述匹配特征点在所述待 标定图像中的像素坐标以及所述摄像机的初始标定参数，计算所述匹配特征点 的世界坐标的步骤具体为利用所述掘/f象4几的初始标定参数，以及所述匹配特征点在已进行初始标定 的初始图^(象中的^f象素坐标，形成超定线性方程组；根据所述超定线性方程组，计算出所述匹配特征点的世界坐标。5、 根据权利要求4所述的摄像机的标定方法，其特征在于，利用所述初始 标定参数及匹配特征参数，对所述待标定图像进行标定，获取摄像机新的标定 参数的步骤具体为根据所述匹配特征点的世界坐标，以及所述匹配特征点在所述待标定图像 中的像素坐标，计算摄像机新的标定参数。6、 一种摄像机的标定装置，其特征在于，所述装置包括 初始标定参数获取单元，用于利用包含有标定参照物的初始图像，对摄像机...

【专利技术属性】
技术研发人员：马利庄，李灿林，刘源，
申请(专利权)人：深圳华为通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]