[发明专利]空间四条不平行直线的像标定抛物折反射摄像机内参数

摘要

本发明涉及利用空间中四条不平行直线的像标定抛物折反射摄像机内参数的方法。空间中直线的抛物折反射图像是二次曲线，首先从空间的四条不平行且不交于一点的直线在抛物折反射摄像机的像上提取像点，拟合二次曲线方程并求解每两条曲线的交点，对应交点并过投影圆心。然后计算四个二次曲面像中的12组正交方向隐消点，再利用隐消点的约束线性求解抛物折反射摄像机内参数。利用本发明可以实现全自动标定，减少了标定过程中由测量引起的误差。由于直线是一种更简洁更全局化的基元，在抛物折反射摄像机标定过程中提高了标定精度。

主权项

1.一种利用空间中四条不平行直线的像标定抛物折反射摄像机内参数的方法，其特征在于只利用直线元素；直线的抛物折反射图像是二次曲线，首先从图像上提取像点，拟合曲线方程并求解每两条二次曲线的交点，然后计算四条二次曲线内的12组正交方向隐消点，再利用隐消点的对绝对二次曲线的约束线性求解抛物折反射摄像机内参数；具体步骤包括：拟合图像中曲线方程，求解每两条二次曲线的交点和四个二次曲线成像平面内的12组正交方向的隐消点，求解抛物折反射摄像机内参数矩阵中的等5个参数；（1）计算每两条二次曲线的交点设空间中有四条直线，直线在单位球上的投影为大圆，，大圆在折反射图像平面上的投影为曲线，交点分别为和，其中，有；（2）计算四个二次曲线成像平面内的12组正交方向隐消点单位球上的圆与其它三个圆分别交于单位球上的六个点，对应圆交点的连线为圆的直径，两直径在的圆上的四点所形成邻边互相垂直，对边互相平行，可以确定一组正交方向，三条直径每两组可以确定一组正交方向，共三组；经过抛物折反射投影后，，，分别为，，，在图像平面上的成像，在曲线所在的投影中，共可以确定三组正交方向隐消点；在曲线，，所在的投影中，也可以分别确定三组正交方向的隐消点，所以，四个成像二次曲面内共有12组正交方向的隐消点；在抛物折反射摄像机的成像为,在成像中，和的交点为，和的交点为；直线和分别为过大圆圆心像的直线，则对应直线与直线交于点，有；对应直线与直线交于点，有，和就是一组正交方向隐消点；和是直线在成像上的一组正交方向隐消点，和是在成像上的另一组正交方向隐消点，共三组正交方向隐消点；加上在的像，在的像和在的像所形成的隐消点，总共可以求出12组隐消点；（3）求解抛物折反射摄像机内参数使用抛物折反射摄像机拍摄1幅图像，由正交方向的隐消点的像对绝对二次曲线的像的约束，线性求解出抛物折反射摄像机的5个内参数，即矩阵，其中为图像的畸变因子，和为焦距，为主点坐标，为抛物折反射摄像机的5个内参数。