[发明专利]基于人脸图像的交互式摄像机标定方法

权利要求书

1.基于人脸图像的交互式摄像机标定方法，其特征在于利用人脸面部轮廓和点呈现的对称性获取相机标定相关约束，包括如下步骤：

(1)对于内部参数不变，方位改变的手持相机，在固定位置的人脸面前拍摄人脸视频；

(2)在视频中实时获得人脸对称特征，人脸对称特征包括内外眼角、眼睛轮廓、内外鼻尖、左右眉毛起始点、眉上双切点、嘴左右角点、嘴轮廓，对于轮廓特征，计算双切线和双切点获得平行线消失点的初始估计，随机选两组对称点x₁，x₂，y₁，y₂，得到线x₁x₂和线y₁y₂的交点v_x，通过RANSAC的方法，连接人脸左右对称点保留正确的对应点，去除不正确的对应点，以获得最优化的消失点v_x估计；

(3)利用保留的正确对称点，随机选两组点x₁，x₂，y₁，y₂，得到线x₁x₂和线y₁y₂的交点v_x以及左右对称点中心线l₁，其中l₁通过连接x₁y₂和x₂y₁的交点和x₁y₁和x₂y₂的交点而得到

l₁＝((x₁×y₁)×(x₂×y₂))×((x₁×y₁)×(x₂×y₁))；(1)

(4)重复以上步骤，随机再选取多组对称点获得多条左右对称点中心线l_i，其中i＝1，2，...；

(5)观察到多条左右对称中心线相互重合时，相机的位置处于中心分割平面，这也意味着相互重合的左右对称中心线是中心分割平面的消失线，因此交互移动相机，实时计算以上步骤(2)到步骤(3)的结果，使得多条左右对称中心线相互重合；

通过以下方法来判断各条左右对称中心线是否相互重合，将左右对称中心线l_i作为行向量，i＝1，2，...，构造矩阵

使得因为矩阵L的前两列为关于线交点(x，y)的系数矩阵，L为增广矩阵，当系数矩阵和增广矩阵的秩相等，并小于2时，得到方程有无穷多个解，左右对称中心线重合；

(6)当多条左右对称中心线相互重合时，记录左右对称中心线即为中心分割面的消失线l的最优估计，通过步骤(2)计算该图像中的平行线消失点v的最优估计，而平行线消失点为中心面的法向消失点，因此为相机标定带来一对正交的独立线性约束

l＝ωv，(3)

其中，ω＝K^-TK^-1是关于相机内参的绝对二次曲线图像；

(7)多次调整相机方位获得关于相机标定的多对共轭约束，在得到三对以上共轭约束下，获得六个以上的独立线性约束，从而，相机的内部参数矩阵K由对绝对二次曲线ω的Cholesky分解获得。