[发明专利]一种远心移轴相机标定方法和系统

权利要求书

1.一种远心移轴相机标定方法，其特征在于，包括：

根据远心移轴相机采集的图像建立标定模型，所述标定模型的内参包括所述远心移轴相机的倾斜角度、旋转角度和镜头放大倍率；

根据图像的像素坐标与世界坐标的关系计算各图像对应的单应性矩阵；

根据所述单应性矩阵计算得到所述标定模型的内参；

根据所述标定模型的内参计算得到所述标定模型的外参；

建立远心移轴相机的镜头畸变模型,并计算得到所述镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和外参。

2.根据权利要求1所述的远心移轴相机标定方法，其特征在于，所述标定模型如下：

其中，1≤i≤N，N为采集的图像幅数且N为不小于4的整数；(u_i,v_i)为第i幅图像的像素坐标，(X_iW,Y_iW)为第i幅图像的世界坐标，为第i幅图像的旋转平移矩阵，d_u、d_v为所述远心移轴相机的像素尺寸且d_u＝d_v，(u₀,v₀)为像素单位下的主点坐标，α、β、m分别为所述远心移轴相机的倾斜角度、旋转角度和镜头放大倍率，R_tilt(α,β)为关于α、β的3×3矩阵。

3.根据权利要求2所述的远心移轴相机标定方法，其特征在于，第i幅图像对应的所述单应性矩阵H_i表示为：

相应地，所述根据所述单应性矩阵计算得到所述标定模型的内参的步骤包括：

令根据旋转矩阵的正交特性得到如下表达式：

对N幅图像对应的单应性矩阵进行联立，联立表达式如下：

根据所述联立表达式计算得到标定模型的内参。

4.根据权利要求3所述的远心移轴相机标定方法，其特征在于，所述标定模型中的矩阵R_tilt表达式如下：

相应地，所述标定模型的内参计算公式如下：

5.根据权利要求4所述的远心移轴相机标定方法，其特征在于，在所述根据所述标定模型的内参计算得到所述标定模型的外参的步骤中，计算得到的所述外参表达式如下：

r_i1＝a₁h_i1+a₂h_i4

r_i2＝a₁h_i2+a₂h_i5

r_i3＝a₃h_i1+a₄h_i4

r_i4＝a₃h_i2+a₄h_i5，

t_i1＝a₁h_i3+a₂h_i6-a₁u₀-a₂v₀

t_i2＝a₃h_i3+a₄h_i6-a₃u₀-a₄v₀。

6.根据权利要求1～5任一项所述的远心移轴相机标定方法，其特征在于，所述建立远心移轴相机的镜头畸变模型,并计算得到所述镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和外参的步骤包括：

建立远心移轴相机的镜头畸变模型；

根据所述镜头畸变模型建立第一非线性优化目标函数；

利用非线性优化算法优化所述第一非线性优化目标函数，计算得到所述镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和第i幅图像对应的外参。

7.一种远心移轴相机标定系统，其特征在于，包括：

标定模型建立模块，用于根据远心移轴相机采集的图像建立标定模型，所述标定模型的内参包括所述远心移轴相机的倾斜角度、旋转角度和镜头放大倍率；

单应性矩阵计算模块，用于根据图像的像素坐标与世界坐标的关系计算各图像对应的单应性矩阵；

内参计算模块，用于根据所述单应性矩阵计算计算得到标定模型的内参；

外参计算模块，用于根据所述标定模型的内参计算得到所述标定模型的外参；

畸变参数计算模块，用于建立远心移轴相机的镜头畸变模型,并计算得到所述镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和外参。