一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法
【專利摘要】本發(fā)明一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量，涉及一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法。該靶標(biāo)方法利用形狀為正三角形及其內(nèi)切圓的靶標(biāo)進(jìn)行快速標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；提取內(nèi)切圓圓心的圖像坐標(biāo)，根據(jù)靶標(biāo)平面和像平面的單應(yīng)性建立單應(yīng)性矩陣方程；提取正三角形和內(nèi)切圓形狀信息計(jì)算正三角形頂點(diǎn)和切點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，獲得正三角形垂線方程，根據(jù)四個(gè)正三角形對(duì)應(yīng)邊和垂線構(gòu)成正交平行線段，獲得平行線的消失點(diǎn)建立消失點(diǎn)方程；進(jìn)行攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣求解。該方法標(biāo)定過(guò)程簡(jiǎn)單方便，只需要拍攝一幅靶標(biāo)圖像，即可求得攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣，標(biāo)定速度快，解決了大視場(chǎng)、復(fù)雜環(huán)境下快速標(biāo)定問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的標(biāo)定在計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量領(lǐng)域有著十分重要的地位，其標(biāo)定速度及精度直接決定測(cè)量的速度及精度。隨著我國(guó)大型飛機(jī)數(shù)字化測(cè)量的發(fā)展，計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用越加廣泛，其相應(yīng)的標(biāo)定方法需滿足更加苛刻的要求。針對(duì)大型飛機(jī)部件視覺(jué)測(cè)量中測(cè)量視場(chǎng)大、預(yù)留測(cè)量時(shí)間短、測(cè)量環(huán)境較為復(fù)雜等實(shí)際測(cè)量問(wèn)題，如何實(shí)現(xiàn)針對(duì)大視場(chǎng)的快速便捷的內(nèi)參數(shù)標(biāo)定方法對(duì)于我國(guó)大型飛機(jī)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的提升有著極為重要的作用。
[0003]標(biāo)定技術(shù)主要有傳統(tǒng)標(biāo)定方法和自標(biāo)定方法等。傳統(tǒng)標(biāo)定方法是通過(guò)標(biāo)定板為參照物，標(biāo)定精度較高，但標(biāo)定過(guò)程較為復(fù)雜，其主要的代表方法為張正友的棋盤標(biāo)定法。張正友等發(fā)表的期干lJ《A flexible new technique for camera calibration》(Zhang Z.A flexible new technique for camera calibration[J].Pattern Analysisand Machine Intelligence, IEEE Transactions on, 2000，22 (11): 1330-1334.)中使用棋盤格作為靶標(biāo)，拍攝三張以上圖像即可完成高精度的標(biāo)定，但是其需要人工選擇棋盤交叉點(diǎn)范圍，過(guò)程較為復(fù)雜，標(biāo)定時(shí)間長(zhǎng)。陳愛(ài)華等《基于正交消隱點(diǎn)對(duì)的攝像機(jī)標(biāo)定方法》(陳愛(ài)華，高誠(chéng)輝，何炳蔚.基于正交消失點(diǎn)對(duì)的攝像機(jī)標(biāo)定方法?以[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2012，33(1):161-166.)提出了一種基于正交消失點(diǎn)對(duì)對(duì)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，利用攝像機(jī)以不同的視覺(jué)角度拍攝三幅平面標(biāo)定模板的圖像，從而線性標(biāo)定出攝像機(jī)所有內(nèi)參數(shù)，但其標(biāo)定過(guò)程也需要拍攝三張平面圖像，標(biāo)定過(guò)程較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是針對(duì)大視場(chǎng)、復(fù)雜測(cè)量環(huán)境下快速便捷的攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定，發(fā)明了一種利用正三角形及其內(nèi)切圓的內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法。在攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)標(biāo)定過(guò)程中，首先根據(jù)靶標(biāo)平面和像平面的單應(yīng)性建立單應(yīng)性矩陣方程；然后提取正二角形和內(nèi)切圓形狀/[目息計(jì)算正二角形頂點(diǎn)和切點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，獲得正二角形垂線方程，根據(jù)四個(gè)正三角形對(duì)應(yīng)邊和垂線構(gòu)成正交平行線段，獲得平行線的消失點(diǎn)建立消失點(diǎn)方程；整個(gè)標(biāo)定過(guò)程只需要拍攝一幅靶標(biāo)圖像，即可求得攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)、復(fù)雜環(huán)境的快速標(biāo)定。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法，其特征是，該方法利用形狀為正三角形及其內(nèi)切圓的靶標(biāo)進(jìn)行快速標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；提取內(nèi)切圓圓心的圖像坐標(biāo)，根據(jù)靶標(biāo)平面和像平面的單應(yīng)性建立單應(yīng)性矩陣方程；提取正三角形和內(nèi)切圓形狀信息計(jì)算正三角形頂點(diǎn)和切點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，獲得正三角形垂線方程，根據(jù)四個(gè)正三角形對(duì)應(yīng)邊和垂線構(gòu)成正交平行線段，獲得平行線的消失點(diǎn)建立消失點(diǎn)方程；進(jìn)行攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣求解；方法的具體步驟如下:
[0006]第一步基于內(nèi)切圓圓心坐標(biāo)建立單應(yīng)性矩陣方程
[0007]1)提取內(nèi)切圓圓心
[0008]整個(gè)靶標(biāo)圖形由四個(gè)具有相同邊長(zhǎng)的正三角I按照兩排兩列對(duì)齊排列，每個(gè)正三角形內(nèi)嵌實(shí)心黑色內(nèi)切圓2 ;首先提取內(nèi)切圓圓心的圖像坐標(biāo),采用Sobel邊緣檢測(cè)算子對(duì)對(duì)靶標(biāo)內(nèi)切圓進(jìn)行提取，其公式如下所示:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)快速標(biāo)定的靶標(biāo)方法，其特征是，該方法利用形狀為正三角形及其內(nèi)切圓的靶標(biāo)進(jìn)行快速標(biāo)定攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；提取內(nèi)切圓圓心的圖像坐標(biāo)，根據(jù)靶標(biāo)平面和像平面的單應(yīng)性建立單應(yīng)性矩陣方程；提取正三角形和內(nèi)切圓形狀信息計(jì)算正三角形頂點(diǎn)和切點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，獲得正三角形垂線方程，根據(jù)四個(gè)正三角形對(duì)應(yīng)邊和垂線構(gòu)成正交平行線段，獲得平行線的消失點(diǎn)建立消失點(diǎn)方程；進(jìn)行攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣求解；方法的具體步驟如下: 第一步基于內(nèi)切圓圓心坐標(biāo)建立單應(yīng)性矩陣方程 1)提取內(nèi)切圓圓心 整個(gè)靶標(biāo)圖形由四個(gè)具有相同邊長(zhǎng)的正三角(I)按照兩排兩列對(duì)齊排列，每個(gè)正三角形內(nèi)嵌實(shí)心黑色內(nèi)切圓(2);首先提取內(nèi)切圓圓心的圖像坐標(biāo)，采用Sobel邊緣檢測(cè)算子對(duì)對(duì)靶標(biāo)內(nèi)切圓進(jìn)行提取，其公式如下所示:
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103903260SQ201410111234
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月24日
【發(fā)明者】劉巍, 張洋, 賈振元, 馬鑫, 尚志亮, 李曉東, 李肖 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)