[发明专利]相机阵列的图像矫正方法、系统及介质

权利要求书

1.一种相机阵列的图像矫正方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，标定相机的内参与外参；

S2，估算相机阵列的线性中心以作为阵列中心，估算相机平面的法向；

S3，依据阵列中心进行相机旋转矫正、内参矫正；

S4，依据矫正前后的参数，进行单应性矩阵计算。

2.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：还包括S5，将每个单应性矩阵应用于全为1的0-1二值图像，并将变换后不能找到原始对应像素的像素值置为0；对所有的二值图像取与，形成所有变换后图像公共有效区域的掩膜，从中确定裁剪区域；对裁剪区域进行优化，得到在公共区域内面积最大，且与坐标轴平行的矩形裁剪框。

3.根据权利要求2所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：还包括S6，利用每个相机的单应性矩阵将拍摄的图片序列进行变换，并按照矩形裁剪框裁切；在相机参数没有发生变化的情况下，将同样的单应性矩阵与矩形裁剪框运用于不同的采集图片上。

4.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：S2的估算线性中心中，通过相机位置、并以相机朝向为方向的相机直线估算到所有直线距离之和最小的点；最优解与相机位姿的关系，有公式：

x^*为线性中心；

T_i为每个相机在世界坐标系中位置；

为每个相机在世界坐标系下的朝向单位向量；

为三维点x到直线的距离。

5.根据权利要求4所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：对于每个相机，有系统A_ix＝b_i，其中：

其中I_3×3为三行三列的单位阵；

记总共N个相机，将每个相机形成的线性系统上下堆叠，以形成新的关于x的线性系统：

求解上述线性系统，求得x即为所求x^*。

6.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：S2的相机平面的法向计算中，将所有相机的位置作为行向量堆叠为N行三列的矩阵A，并进行奇异值分解，得A＝U∑V^T，将V的最右侧一列取出，即为平面法向。

7.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：S3中，所述相机旋转矫正：获得矫正后相机的旋转矩阵，由列向量组成：

R_new＝[R_x R_y R_z]；

其中：

R_z前方向：从相机位置指向阵列中心的单位向量；

R_x右方向：将相机朝向与相机圆的法向叉乘得到：

R_y下方向：将相机朝向与右方向叉乘得到：R_y＝R_z×R_x。

8.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：S3中，对于每个相机估计其新的内参：

估算初始焦距：取所有相机的焦距平均值；

估算平均中心距离：相机位置到阵列中心的距离的平均值；

单个相机的矫正后焦距如下确定：初始焦距乘以缩放比例，缩放比例为当前相机到阵列中心距离与平均距离的比值；

相机的矫正后内参按如下确定，焦距：矫正后焦距；主点：图像中心。

9.根据权利要求1所述的相机阵列的图像矫正方法，其特征在于：S4中，每个相机的单应性矩阵由以下公式确定：

其中：K_old为矫正前内参矩阵；R_old→new为从矫正前相机坐标系变换至矫正后相机的旋转矩阵，由矫正前后的相机旋转矩阵确定；K_new为矫正后内参矩阵。