專利名稱：求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的正十二面體標(biāo)定塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域，涉及一種用于求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的正十二面體標(biāo)定塊。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)視覺(jué)的基本任務(wù)之一，就是從攝像機(jī)獲得的二維圖像信息出發(fā)恢復(fù)物體在三維空間中的幾何信息,從而識(shí)別和重建三維空間中物體的幾何形狀。在此過(guò)程中必須確定空間物體點(diǎn)的三維幾何位置與其圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的相互關(guān)系，而這種關(guān)系又是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，這些幾何模型的參數(shù)就是攝像機(jī)參數(shù)。在大多數(shù)情況下，這些參數(shù)都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的，這就是攝像機(jī)標(biāo)定。它一般分為傳統(tǒng)標(biāo)定和自標(biāo)定兩種方法，無(wú) 論哪種標(biāo)定方法，標(biāo)定物體都是采用一些特殊的幾何模型，例如平面正方形、三角形、圓，空間立方體、圓柱等等。如何建立這些幾何模型與攝像機(jī)參數(shù)之間的關(guān)系尤其是某種線性的關(guān)系，是目前攝像機(jī)標(biāo)定所追求的目標(biāo)，也是目前計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種制作簡(jiǎn)單，適用廣泛，穩(wěn)定性好的用于求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定塊。該標(biāo)定塊是由12個(gè)全等的正五邊形構(gòu)成的正十二面體，為方便特征點(diǎn)提取，在每個(gè)正五邊形平面上，連接頂點(diǎn)及其對(duì)邊中點(diǎn)的連線。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型是由12個(gè)全等的正五邊形構(gòu)成的正十二面體，用于攝像機(jī)自標(biāo)定的標(biāo)定塊。求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的過(guò)程中，在任意角度均可拍攝到標(biāo)定塊中包含正五邊形的3個(gè)不同的表面，一幅圖像即可線性解出攝像機(jī)5個(gè)內(nèi)參數(shù)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)(I)從任意角度拍攝的正十二面體都可至少獲得3個(gè)以上的正五邊形平面，一幅圖像即可線性解出攝像機(jī)五個(gè)內(nèi)參數(shù)；(2)正五邊形邊的中點(diǎn)為內(nèi)切圓的切點(diǎn)，容易提取。
(3)對(duì)該標(biāo)定塊的物理尺度沒(méi)有要求，無(wú)需知道各點(diǎn)的世界坐標(biāo)。(4)穩(wěn)定性好，使用廣泛，只要標(biāo)定塊位于攝像機(jī)視場(chǎng)，任意角度都至少能拍攝到可用于標(biāo)定的3個(gè)正五邊形平面。

圖I是標(biāo)定塊的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是標(biāo)定塊的一個(gè)表面上正交消影點(diǎn)求解原理圖。
具體實(shí)施方式
一種用于攝像機(jī)自標(biāo)定的標(biāo)定塊，它是由12個(gè)全等的正五邊形構(gòu)成的正十二面體，在每個(gè)正五邊形平面內(nèi)，內(nèi)切圓的切點(diǎn)與邊上的中點(diǎn)重合，且每個(gè)頂點(diǎn)和對(duì)邊中點(diǎn)的連線與對(duì)邊垂直。檢測(cè)得到圖像上正五邊形的各頂點(diǎn)坐標(biāo)和各邊中點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算得到正五邊形內(nèi)切圓與外接圓的公共圓心坐標(biāo)和半徑比值。由攝影幾何調(diào)和共軛原理，求出正五邊行邊上的消影點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)頂點(diǎn)、對(duì)邊中點(diǎn)、圓心與它們連線方向上的消影點(diǎn)的交比為正五邊形內(nèi)切圓和外接圓的半徑比值，即可求得正五邊形邊上消影點(diǎn)正交方向上的消影點(diǎn)。選取I個(gè)正五邊形平面上兩組正交方向上的消影點(diǎn)可得到2個(gè)絕對(duì)二次曲線的約束方程，那么，在相鄰的3個(gè)正五邊形平面上各選取兩組正交方向上的影消點(diǎn)，可得到6個(gè)絕對(duì)二次曲線的約束方程，聯(lián)立即可計(jì)算出攝像機(jī)5個(gè)內(nèi)參數(shù)。標(biāo)定塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示，正十二面體上每個(gè)面均為全等的正五邊形，為、為、為、為、I力正五邊形為為為為為的頂點(diǎn)，O是乓為和乓4連線的交點(diǎn)，也是正五
邊形外接圓與內(nèi)切圓的公共圓心，By、B2分別為邊4為、為為的中點(diǎn)，且是正五邊形內(nèi)切
圓在邊4為、為為上的切點(diǎn)。根據(jù)正五邊形的性質(zhì)，44丄巧為，為4丄爲(wèi)為，由I個(gè)正五邊形平面上兩組正交方向上的消影點(diǎn)，即可得到絕對(duì)二次曲線的約束方程。同樣，在平面為為C1Ci2C3和平面為為島只^上也可得到絕對(duì)二次曲線的約束方程，聯(lián)立即可計(jì)算出攝像 機(jī)5個(gè)內(nèi)參數(shù)。求解平面上正交消影點(diǎn)坐標(biāo)原理如圖2，平面圖形為正五邊形平面4444Λ的圖像，0、h、h分別為點(diǎn)O、爲(wèi)、馬的圖像，由射影幾何調(diào)和共軛原理可分別求得邊、￥3方向上的消影點(diǎn)&、& ,根據(jù)直線上的消影點(diǎn)/X與A、O、々的交比為正五邊形為為為為為外接圓與內(nèi)切圓的半徑比值，求得方向上的消影點(diǎn)化，同樣也可求得^5方向上的消影點(diǎn)/ ，即A、Pil，Pa1、Vh1為平面￡3 % ! 上兩組正交消影點(diǎn)。同樣，在平面4為C1C3C3和平面為AD2D1C1上也可各求得兩組正交消影點(diǎn)。3個(gè)正五
邊形平面正交方向上的影消點(diǎn)，可得到6個(gè)絕對(duì)二次曲線的約束方程，聯(lián)立即可計(jì)算出攝像機(jī)5個(gè)內(nèi)參數(shù)。
權(quán)利要求1.一種用于求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的正十二面體標(biāo)定塊，其特征在于標(biāo)定塊是由12個(gè)全等的正五邊形構(gòu)成，在每個(gè)正五邊形平面上，連接頂點(diǎn)與對(duì)邊中點(diǎn)的連線。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于線性求解攝像機(jī)5個(gè)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定塊。其特征是由12個(gè)全等的正五邊形構(gòu)成的正十二面體。為方便特征點(diǎn)提取，在每個(gè)正五邊形平面上，連接頂點(diǎn)與對(duì)邊中點(diǎn)的連線。實(shí)際應(yīng)用中不需要知道標(biāo)定塊上的幾何信息和點(diǎn)的物理坐標(biāo)。本實(shí)用新型具有制作簡(jiǎn)單，適用廣泛、穩(wěn)定性好、簡(jiǎn)化操作等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK202736126SQ20122041756
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者趙越, 雷建沖, 周炳, 和耀彩 申請(qǐng)人:云南大學(xué)