[发明专利]一种快速高精度摄像头参数计算方法

权利要求书

1.一种快速高精度摄像头参数计算方法，其特征在于：摄像头的成像模型如公式（1）所示：

（1）

其中，(u,v)是图像坐标，(X,Y)是真实世界物理坐标，是摄像头内部结构参数，(r,t)是摄像头在真实世界的姿态参数，r是摄像头在真实世界姿态的旋转参数，t是摄像头在真实世界姿态的平移参数；；；

；

所述方法包括如下步骤：

步骤1、计算摄像头姿态参数；

步骤2、计算摄像头内部结构参数；

步骤3、在步骤1和步骤2已经求解出所需的摄像头参数后，将所求解出的参数作为初始化参数结合公式（1）对参数做进一步的非线性优化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1具体为：

根据公式(1)得到如下公式：

(2.1)

(2.2)

(2.3)

其中，，是已知的真实世界物理坐标，是已知的图像坐标，在公式（2.3）中为待求解参数，将L点坐标代入公式（2.3）中得到方程组 =0，其中

参数矩阵H的线性解采用最小二乘法,其中，最后利用奇异值分解计算出参数矩阵H；由于向量的正交性，能够计算出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤2具体为：

在步骤1中根据公式(2.3)计算出摄像头的姿态参数，在此基础上根据公式（2.1）和（2.2）以及K组点来计算摄像头的内部结构参数及每组点所对应的；将K组点的坐标依次代入公式（2.1）和（2.2），得到如下方程：

(3)

其中，，，,；

由于方程（3）为线性方程组因此可以采用与步骤1相同的方法求解参数矩阵，至此摄像头的姿态参数与内部结构参数均已求出。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤3具体为：

建立优化目标函数将图像坐标转换成真实世界的物理坐标，并计算物理坐标的累积误差；利用优化目标函数对各个参数求解偏导数并建立雅各比矩阵，所建立的优化目标函数如公式（4）所示：

（4）

其中，E表示真实物理坐标与计算得到的物理坐标的累积误差，是真实的物理坐标，是通过公式（1）将图像坐标转换后的物理坐标，

，，通过公式（4）依次求解各个参数的偏导数得到雅各比矩阵，利用梯度下降优化算法逐渐进行迭代，当连续迭代10次累积误差变化不超过1%时停止迭代，非线性优化完成，优化后的参数即是最终的参数。