專利名稱：球體上六個(gè)相離圓求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(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)視覺領(lǐng)域，是一種用于球體上六個(gè)相離圓求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定塊。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)視覺的基本任務(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)視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。

實(shí)用新型內(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)定塊是在一個(gè)球體上切割兩兩對(duì)稱但并不相交的六個(gè)相同的圓所構(gòu)成的。本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案本實(shí)用新型是在一個(gè)球體上切割6個(gè)相同的圓，其中每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的切割圓球心對(duì)稱，相鄰的切割圓之間有一定的距離并且互相垂直，且切割圓的半徑小于球半徑的四分之一。為方便特征點(diǎn)的提取，在每個(gè)切割圓面上取兩組正交直徑，用于攝像機(jī)自標(biāo)定的標(biāo)定塊。在求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的過程中，只需攝像機(jī)選取適當(dāng)方位拍攝標(biāo)定塊中包含3個(gè)切割圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)(1)在一個(gè)球體上切割六個(gè)相同的圓，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的切割圓關(guān)于球心對(duì)稱，相鄰的切割圓之間具有一定的距離并且互相垂直，切割圓的半徑小于球半徑的四分之一，選取某個(gè)角度拍攝標(biāo)定塊中相鄰的三個(gè)圓面，在每個(gè)圓面上都能找到兩組正交直徑，再算出這四個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)，利用隱消點(diǎn)的正交性就可以算出攝像機(jī)內(nèi)參數(shù).(2)對(duì)該標(biāo)定塊的物理尺度沒有要求，無需知道各點(diǎn)的世界坐標(biāo)；(3)穩(wěn)定性好，使用廣泛，圖形的構(gòu)造簡(jiǎn)便；(4)簡(jiǎn)化操作，選取適當(dāng)角度，可拍攝到含3個(gè)不同的切割圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)。

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)切割圓面上正交方向隱消點(diǎn)求解原理圖。
具體實(shí)施方式
—種用于攝像機(jī)自標(biāo)定的標(biāo)定塊，它在一個(gè)球體上切割六個(gè)相同的圓，其中每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的切割圓是關(guān)于球心對(duì)稱的，相鄰的切割圓之間有一定的距離并且互相垂直，切割圓的半徑為球半徑的五分之一。為方便特征點(diǎn)的提取，分別取相鄰的3個(gè)切割圓，在每個(gè)切割圓上分別選取兩組正交直徑，圓心是每條直徑的中點(diǎn)，利用中點(diǎn)的調(diào)和共軛性，計(jì)算出兩組正交方向上的隱消點(diǎn)，類似這樣再計(jì)算出其余兩個(gè)切割圓上的隱消點(diǎn)，最后利用隱消點(diǎn)的正交性列出6個(gè)方程，求解出攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)。標(biāo)定塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖I所示,在球體的切割圓01上，其中Al，BI, Cl, Dl, Ml,El, II, Jl為圓周上的8個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的連線經(jīng)過圓心01點(diǎn)，AlBl，ClDl，MlEl，IlJl形成4條正交直徑，每條直徑的延長(zhǎng)線都有I個(gè)隱消點(diǎn)，01是對(duì)應(yīng)點(diǎn)連線的中點(diǎn)，利用中點(diǎn)的調(diào)和共軛性就可以求出這4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)；在球體的切割圓02上，02為圓心，A2B2，C2D2，M2E2，I2J2為圓的4條正交直徑，每條直徑的延長(zhǎng)線上有I個(gè)隱消點(diǎn)，同樣利用中點(diǎn)的調(diào)和共軛性求出4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)；在切割圓03上，03為圓心，A3B3，C3D3，M3E3，I3J3為圓的4條正交直徑，同樣可以計(jì)算出4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)。再利用這些隱消點(diǎn)的正交性列出6個(gè)方程，求解出攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)。如圖2是球體上的一個(gè)切割圓01的平面圖像坐標(biāo)求解原理。球體的一個(gè)切割圓01 的像為橢圓 ol。al，bl，cl，dl，ml，el，il，jl 分別為 Al，BI，Cl，Dl，Ml，El，II，Jl 的像，pi是點(diǎn)al, bl連線方向上的隱消點(diǎn)，p2是點(diǎn)cl, dl連線方向上的隱消點(diǎn)，pll是ml, el連線方向上的隱消點(diǎn)，p21是il，jl連線方向上的隱消點(diǎn)，則ol為albl，cldl,mlel, iljl線的中點(diǎn)，由中點(diǎn)的調(diào)和共軛性求得4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)pl，p2，pl2，p21。同樣在拍攝到的另外兩個(gè)切割圓面上，分別求出4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)。同樣在拍攝到的另兩個(gè)切割圓面上，利用隱消點(diǎn)的正交性，最終能列出6個(gè)方程解出攝像機(jī)的5個(gè)內(nèi)參數(shù)。
權(quán)利要求1 一種用于球體上六個(gè)相離圓求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定塊，其特征是在球體上切割六個(gè)相同圓，其中每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的切割圓關(guān)于球心對(duì)稱，相鄰的切割圓之間有一定的距離并且互相垂直，切割圓的半徑小于球半徑的四分之一。
專利摘要本實(shí)用新型公開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。其特征是在一個(gè)球體上切割6個(gè)相同的圓，每?jī)蓚€(gè)相對(duì)的切割圓球心對(duì)稱，相鄰的切割圓之間有一定的距離并且互相垂直，且切割圓的半徑小于球半徑的四分之一。在每個(gè)切割圓上取兩組正交直徑，再求出這4個(gè)正交方向上的隱消點(diǎn)，利用隱消點(diǎn)的正交性進(jìn)行攝像機(jī)標(biāo)定。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)G06T7/00GK202736129SQ201220417898
公開日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, 徐麗敏 申請(qǐng)人:云南大學(xué)