[发明专利]一种多鱼眼镜头全景相机的矫正和标定方法

权利要求书

1.一种多鱼眼镜头全景相机的矫正和标定方法，包括以下步骤：

在步骤S1中，建立多鱼眼镜头全景相机的用于矫正和标定的标定场；

在步骤S2中，获取多鱼眼镜头全景相机中每个鱼眼镜头的图像；

在步骤S3中，对获取的每个鱼眼镜头的图像进行球面投影矫正；

在步骤S4中，对球面投影矫正后的图像进行标定；

在步骤S5中，对矫正后的图像的内部参数和外部参数进行优化；和

在步骤S6中，通过对内部参数和外部参数的标定，得到所需的鱼眼镜头两两之间的位置信息。

2.根据权利要求1所述的矫正和标定方法，其中，所述内部参数是与相机自身特性相关的参数。

3.根据权利要求1所述的矫正和标定方法，其中，所述外部参数是表征多鱼眼镜头全景摄像机的各鱼眼镜头之间的位置关系的外部参数。

4.根据上述权利要求中任一项所述的矫正和标定方法，其中，在步骤S4中对球面投影矫正后的图像进行标定包括，对鱼眼镜头的内、外部参数进行估计。

5.根据上述权利要求中任一项所述的矫正和标定方法，其中，在所述矫正步骤S3中：

对获取的每个鱼眼镜头的图像进行自动化Harris角点检测，检测出棋盘格中所有的棋盘格角点和图像预设值的X，Y坐标轴及坐标原点；

在世界坐标系下提供点P(x，y，z)，P点在相机坐标系下的投影为P′(u′，v′)，在图像坐标系下的投影为P′(u′，v′)，且设则有三维空间点投影到鱼眼镜头图像坐标系的投影映射关系为：

其中f(u′，v′)为校正函数，f(u′，v′)＝a₀+a₁ρ′+...+a_Nρ′

其中a_i，i＝0，1，2，...N，为畸变参数，ρ′＞0为点坐标到传感器轴的距离；和

用线性估计方法来迭代计算求解每一个图像的中心坐标，并与原始图像中心位置初始值相比较，进行误差估计。

6.根据上述权利要求中任一项所述的的矫正和标定方法，其中，在所述步骤S4和S5中：

在世界坐标系下提供点P(x，y，z)，将世界坐标系构建在Z＝0的平面上，则P点到点P′的映射为

其中A为鱼眼镜头的内部参数，[r₁ r₂ r₃ t]等效为[R t]，表示世界坐标系与图像坐标系之间的位置转换关系，R表示3×3的正交旋转矩阵，t表示三维平移向量，H为单应性矩阵；

求解内部参数矩阵A，由单应性矩阵H＝[h₁ h₂ h₃]＝A[r₁ r₂ t]，导出以下两个等式

通过上述两个等式联合求解，得到不同鱼眼镜头的内部参数；

利用已经求得的内部参数，来估计鱼眼镜头的外部参数；和

对鱼眼镜头的内部参数和外部参数同时进行非线性LM优化，最小化重投影误差，从而使镜头的相对位置变换求解更加精确。

7.根据上述权利要求中任一项所述的矫正和标定方法，其中，所述矫正步骤S3包括：

对多个鱼眼镜头获取的待校正的图像进行自动角点检测；

利用自动检测的角点作为控制点，通过多项式球形投影模型对所述多个鱼眼镜头进行校准；

代用线性的方法迭代求出每一个图像的中心位置，并相对原图像设置的中心位置坐标进行进一步的迭代精准校正。

8.根据上述权利要求中任一项所述的矫正和标定方法，其中，所述外参标定步骤S4包括，计算图像的单应性矩阵；对任意两个鱼眼镜头进行空间参考点匹配后计算鱼眼镜头两两之间的位置变换矩阵。