[发明专利]基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法

权利要求书

1.一种基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，其特征在于，计算拍摄图片中两条投影直线之间的像素距离，根据参考线间的实际距离和图片中两条投影直线的像素距离之间的关系计算相机俯仰角；该标定方法的具体步骤包括如下：

步骤1，测量两条参考线间的实际距离：

(1a)随机选取拍摄对象区域地面上存在的两条平行线作为参考线，若拍摄对象区域的地面上不存在平行线时，在拍摄对象区域的地面上随机绘制两条平行线作为参考线；

(1b)测量两条参考线之间的实际距离；

步骤2，计算相机水平视场角：

(2a)使用棋盘格标定法，得到相机的横向归一化焦距；

(2b)计算相机水平视场角；

步骤3，测量相机光心与地面的垂直距离作为相机高度；

步骤4，计算拍摄图片中两条参考线的投影直线的像素距离：

(4a)在相机水平视场角以及相机高度的条件下，使用相机拍摄一张含有参考线的图片；

(4b)对拍摄的图片中每个像素点依次进行预处理和霍夫变换后，得到两条参考线的投影直线的像素点集合，从每个像素点集合中随机选取两个像素点；

(4c)按照下式，计算两条参考线的投影直线的像素距离：

其中，l表示图片中两条参考线的投影直线的像素距离，||表示绝对值操作，h表示相机垂直分辨率，*表示相乘操作，x₁₁和y₁₁分别表示从第1个像素点集合中选取的第1个像素点的横坐标值和纵坐标值，x₁₂和y₁₂分别表示从第1个像素点集合中选取的第2个像素点的横坐标值和纵坐标值，x₂₁和y₂₁分别表示从第2个像素点集合中选取的第1个像素点的横坐标值和纵坐标值，x₂₂和y₂₂分别表示从第2个像素点集合中选取的第2个像素点的横坐标值和纵坐标值；

步骤5，根据参考线间的实际距离和图片中两条投影线段的像素距离之间的关系，计算相机俯仰角：

其中，γ表示相机俯仰角，表示开方操作，w表示相机的水平分辨率，d表示两条参考线之间的实际距离，arctan表示反正切操作，tan表示正切操作，α表示相机水平视场角，H表示相机高度，π表示圆周率。

2.根据权利要求1所述的基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，其特征在于，步骤(2b)中所述的计算相机水平视场角是由下式得到的：

其中，f_x表示相机的横向归一化焦距。

3.根据权利要求1所述的基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，其特征在于，步骤(4b)中所述的预处理的步骤如下：

第一步，对包含一组水平平行线的一张图片进行灰度化处理，得到该图片的灰度图像；

第二步，利用索贝尔算子，得到灰度图像的边缘图像。

4.根据权利要求3所述的基于一组水平平行线标定相机俯仰角的方法，其特征在于，步骤(4b)中所述霍夫变换的步骤如下：

第一步，对边缘图像中的所有像素点进行霍夫直线检测，截取边缘图片中每条直线投影的像素点组成像素点集合，得到包含两条参考线的投影直线的像素点集合在内的N个像素点集合，N≥2；

第二步，从N个像素点集合中选取像素点最多的两个像素点集合，作为两条参考线的投影直线的像素点集合。