[发明专利]基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法和系统

权利要求书

1.一种基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，包括以下流程：

A.获取若干幅在不同视角下的场景图像，所述场景图像对应的试验场景为：

在夹角为预定角度的两平面镜间放置一物体点，形成试验场景，在该试验场景下，得到5个点位：所述物体点及在两所述平面镜中的4个折反射点，所述5个点位必然在同一圆上；

B.针对每一幅场景图像，执行以下步骤B1-B3：

B1：提取场景图像的特征点坐标，依据所提取的场景图像的特征点坐标，计算出所述5个点位所在圆的像；

B2.分别计算所述5个点位的像，依据所述5个点位的像，计算出所述圆的圆心的像；

B3：基于所述圆的像和所述圆心的像，求取所述圆的两个圆环点的像；

C.依据对所有场景图像所求取出的圆环点的像，基于射影不变性，求取摄像机的内参数。

2.如权利要求1所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述B1中，依据所提取的场景图像的特征点坐标，计算出所述5个点位所在圆的像具体为：

利用最小二乘法对所述所提取的场景图像的特征点坐标进行拟合，得到的二次曲线即为所述5个点位所在圆的像。

3.如权利要求1所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述B2中，依据所述5个点位的像，计算出所述圆的圆心的像具体为：

先分别计算所述5个点位的像，再分别计算各点位的像关于所述圆的像的极线，再基于部分或全部所述各点位的像关于圆的像的极线间的交点的坐标，计算所述圆心的像。

4.如权利要求3所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述基于部分或全部所述各点位的像关于圆的像的极线间的交点的坐标，计算所述圆心的像具体为：

设所述5个点位分别为：物体点A0、A0在平面镜1中的折反射点A1，A0在平面镜2中的折反射点A2、A2在平面镜1中的折反射点A3、A1在平面镜2中的折反射点A4,5个点位对应的像分别为a0、a1、a2、a3、a4；

取a0关于所述圆的像的极线，和a1、a2关于所述圆的像的极线间的两个交点m、s；取a1关于所述圆的像的极线，和a4关于所述圆的像的极线间的交点t，取a2关于所述圆的像的极线，和a3关于所述圆的像的极线间的交点n；再计算直线mn和直线st的交点即得圆心的像。

5.如权利要求1所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述B3具体为：

求取所述圆心的像关于所述圆的像的极线L，再求取所述极线L与所述圆的像的两交点即为所述圆的两个圆环点的像。

6.如权利要求1所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述C具体为：

采用最小二乘法对所获取的所有圆环点的像进行拟合，得到绝对二次曲线的像w，将w分解为w＝K^-TK^-1并进行Cholesky分解，得到K^-1，求逆所计算出的矩阵K即为摄像机内部参数矩阵，分别提取所述摄像机内部参数矩阵中的参数既得摄像机的内参数。

7.如权利要求1-6之一所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，所述步骤A中所获取的场景图像至少为3幅。

8.如权利要求1-6之一所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其特征在于，两所述平面镜的夹角为70-75度。

9.一种基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的系统，该系统包括一图像采集器和一运算器；所述图像采集器用于采集图像并将采集的图像传输给所述运算器；其特征在于，所述系统运行如权利要求1-8之一所述的基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法，其中，所述图像采集器用于执行上述基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法中的场景图像采集动作，所述运算器用于执行上述基于极点与极线的关系求解摄像机内参数的方法中的运算动作并输出运算结果。