[发明专利]利用本质矩阵的性质标定锥镜面折反射摄像机的方法

说明书

本发明是利用本质矩阵的性质标定锥镜面折反射摄像机的方法。利用空间中的一条直线作为靶标，首先，用锥镜面折反射摄像机从不同的位置拍摄2幅含有一条直线的图像，分别从2幅图像中提取靶标图像边缘点，得到2幅图像的对应特征点。在对应特征点的上，根据反射投影模型获得直线在锥镜面上的投影点，从而确定两幅图像之间的本质矩阵。其次，由本质矩阵性质构造一个目标函数。最后，利用粒子优化算法最小化目标函数，从而得到锥镜面折反射摄像机内参数。

技术领域

本发明属于计算机视觉领域，涉及一种利用本质矩阵的性质标定锥镜面折反射摄像机内参数的方法。

背景技术

计算机视觉的中心任务就是对图像进行理解，而它的最终目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力。这种能力将不仅使机器能感知包括形状、姿态、运动等在内的三维环境中物体的几何信息，而且能对它们进行描述、存储、识别与理解。摄像机标定就是确定从三维空间点到它的二维图像点之间的映射关系，它是许多计算机视觉应用必不可少的步骤。为了确定这一映射过程，需要建立摄像机的几何成像模型，几何模型的参数称为摄像机参数，摄像机参数可分为内参数和外参数两类。内参数描述成像系统的成像几何特性，外参数描述成像系统关于世界坐标系的方向和位置。摄像机标定可分为传统标定、自标定和基于几何实体的标定。无论哪种标定方法，都旨在建立二维图像与摄像机内参数之间的约束关系，特别是线性约束关系，这是目前摄像机标定所追求的目标，也是目前计算机视觉领域研究的热点之一。

锥镜面的折反射系统是非中心的，由一个透视摄像机和旋转对称的锥镜面组装而成，它的成像视野大，是全景视觉领域研究的热点之一。文献“Panorama scene analysiswith conic projection”，(Yagi Y.,Kawato S.,Proceedings of IEEE InternationalConference on Intelligent Robots and Systems,1990,1:181-187)首次提出了锥镜面折反射摄像机成像模型。文献“Introduction to panoramic imaging”,(Bogner S.,Proceedings of IEEE SMC Conference,1995,54:3100-3106)研究了锥镜面折反射系统下的径向成像，目的是为了恢复目标物的三维结构。文献“Experimental results got withthe omnidirectional vision sensor:SYCLOP”,(Brassart E.,Delahoche L.,Proceedings of Workshop on Omnidirectional Vision,Camera Networks and Non-classical Cameras,2000,1:145-152)提出了一种叫SYCLOP的圆锥镜面的视觉系统。它是由一个致力于标定和映射的子系统的全体组成。文献“Real-time omnidirectional imagesensor(COPIS)for vision-guided navigation”,(Yagi Y,Kawato S,IEEE Transactionson Robotics and Automation,1994,10(1):11-22)得到了基于锥镜面折反射系统的应用实例，为移动机器人导航避免与目标物的碰撞提供了一种方法。