[发明专利]一种鱼眼立体相机对的极线校正方法

摘要

一种鱼眼立体相机对的极线校正方法，步骤为：(1)对两个鱼眼立体相机进行标定；(2)对两个鱼眼立体相机分别建立像平面坐标系、鱼眼相机坐标系、虚拟相机坐标系和虚拟像平面坐标系；(3)获取虚拟相机坐标系在左侧鱼眼相机坐标系下的旋转矩阵；(4)利用标定得到的鱼眼相机内参数对像平面的像点进行校正，将校正后的f-θ鱼眼成像模型像点转换为f-tanθ的小孔成像模型；(5)对两个鱼眼立体相机，利用旋转矩阵将小孔成像模型的像坐标转换到虚拟相机坐标系下；(6)将虚拟相机坐标系下小孔成像模型像点与虚拟像平面坐标系的原点连接，连线与虚拟像平面的交点为极线改正后的虚拟像点；(7)对极线改正后的左、右相机虚拟像点进行比较，获得校正结果。

主权项

一种鱼眼立体相机对的极线校正方法，其特征在于步骤如下：(1)对两个鱼眼立体相机进行标定，分别得到两个鱼眼相机的内参数和相对外参数，两个鱼眼立体相机均采用f‑θ成像模型；(2)对两个鱼眼立体相机分别建立像平面坐标系和鱼眼相机坐标系，其中像平面坐标系o1x1y1的原点o1为像平面的几何中心，x1轴平行于像素的水平采样方向，y1轴与x1轴垂直；鱼眼相机坐标系oxyz的原点o为成像点的投影中心，x轴和y轴分别与像平面坐标系的x1轴和y1轴平行，z轴与鱼眼相机的摄影光轴重合；(3)对两个鱼眼立体相机分别建立虚拟相机坐标系，两个虚拟相机坐标系方向完全一致，虚拟相机坐标系o2x2y2z2的原点o2为鱼眼相机坐标系的原点，x2轴的方向为左侧鱼眼相机坐标系的原点指向右侧鱼眼相机坐标系原点的方向，y2轴的方向为垂直于左侧鱼眼相机坐标系z轴与基线构成的平面，z2轴与x2轴和y2轴符合右手定则；(4)将虚拟相机坐标系o2x2y2z2的三个方向向量单位化，得到虚拟相机坐标系o2x2y2z2在左侧鱼眼相机坐标系oxyz下的旋转矩阵M；(5)对两个鱼眼立体相机分别建立虚拟像平面坐标系o3x3y3，原点o3位于虚拟像平面的几何中心，虚拟像平面坐标系o3x3y3与虚拟相机坐标系的o2x2y2平面平行，且两个虚拟像平面的虚拟焦距均为两个鱼眼相机实际焦距的平均值f；(6)利用步骤(1)标定得到的鱼眼相机内参数对像平面的像点进行畸变校正，然后根据校正后的f‑θ鱼眼成像模型像点向f‑tanθ的小孔成像模型转换，转换公式为： x ′ ′ = x ′ tan x ′ 2 + y ′ 2 f , y ′ ′ = y ′ tan x ′ 2 + y ′ 2 f 式中x″和y″为转换后小孔成像模型的像点，x′和y′为鱼眼相机的经过内参数修正后的像点；(7)对两个鱼眼立体相机分别利用步骤(4)得到的旋转矩阵M，将步骤(6)得到的小孔成像模型的像坐标转换到虚拟相机坐标系o2x2y2z2下；(8)将虚拟相机坐标系o2x2y2z2下的小孔成像模型的像点与对应的虚拟像平面坐标系o3x3y3的原点o3用直线连接，该直线与虚拟像平面的交点作为经过极线改正后的虚拟像点；(9)对经过极线改正后的左相机虚拟像点与经过极线改正后的右相机虚拟像点进行比较，获得鱼眼相机对的极线校正结果。