球體上六個相切圓求解攝像機內參數的標定塊制造技術

本實用新型專利技術公開了一種用于線性求解攝像機5個內參數的標定塊。其特征是在一個球體上切割六個圓，其中每兩個相對的切圓球心對稱，每兩個相鄰切圓相互垂直，它們之間有且只有一個切點，且切圓的半徑為球半徑的四分之一。為方便特征點的提取，分別取每個切圓和與它相鄰的切圓的四個切點，并計算出每個切圓的圓心。在每個切圓的四個切點中，兩兩相對的切點的切線互相平行，且關于圓點對稱，兩兩相鄰切點的切線互相垂直。實際應用中不需要知道標定塊上的幾何信息和點的物理坐標。本實用新型專利技術具有制作簡單，適用廣泛、穩定性好、簡化操作等特點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于計算機視覺領域，是一種用于球體上六個相切圓求解攝像機內參數的標定塊。
技術介紹
計算機視覺的基本任務之一，就是從攝像機獲得的二維圖像信息出發恢復物體在三維空間中的幾何信息,從而識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的三維幾何位置與其圖像中的對應點之間的相互關系，而這種關系又是由攝像機成像的幾何模型決定的，這些幾何模型的參數就是攝像機參數。在大多數情況下，這些參數都是通過實驗得到的，這就是攝像機標定。它一般分為傳統標定和自標定兩種方法，無論哪種標定方法，標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參數之間的關系尤其是某種線性的關系，是目前攝像機標定所追求的目標，也是目前計算機視覺領域研究的熱點之一。
技術實現思路
本技術提供了一種制作簡單，適用廣泛，穩定性好的用于求解攝像機內參數的標定塊。該標定塊是在一個球體上切割出6個相同的相切圓所構成的。本技術采用如下技術方案本技術是在一個球體上切出6個相切的圓，其中每兩個相對的切圓球心對稱，每兩個相鄰的切圓互相垂直，每兩個相鄰的切圓之間有且僅有一個切點，且切圓的半徑為球半徑的四分之一。為方便特征點的提取，分別取每個切圓和與它相鄰切圓的四個切點，并計算出每個切圓的圓心。在每個切圓的四個切點中，兩兩相對的切點的切線互相平行，且關于圓點對稱，兩兩相鄰切點的切線互相垂直。然后求出每個切面上的兩組相互正交方向上的消隱點，利用拉蓋爾定理求出這個面上的圓環點，在利用圓環點聯立方程求解攝像機的5個內參數。在求解攝像機內參數的過程中，只需攝像機選取適當方位拍攝標定塊中包含3個不同的切割的圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機的5個內參數。本技術優點(I)在一個球體上切割6個相同的切圓，其中每兩個相對的切圓球心是對稱的，每兩個相鄰切圓相互垂直，它們之間有且僅有一個切點，切圓的半徑為球半徑的四分之一；(2)穩定性好，使用廣泛，圖形的構造簡便；(3)簡化操作，選取適當角度，可拍攝到含3個不同的切圓面，一幅圖像即可線性求解出5個內參數。附圖說明圖I是標定塊的結構示意圖。圖2是標定塊的一個表面正交方向消隱點求解原理圖。具體實施方式一種用于攝像機自標定的標定塊，它在一個球體上切割六個相同的切圓，其中每兩個相對的切圓球心對稱，每兩個相鄰切圓相互垂直，它們之間有且只有一個切點，且切圓的半徑為球半徑的四分之一。為方便特征點的提取，分別取每個切圓和與其相鄰的切圓的4個切點，并計算出每個切圓的圓心。在每個切圓的四個切點中，兩兩相對的切點的切線互相平行，且關于圓點對稱，兩兩相鄰切點的切線互相垂直。然后求出每個切割圓面上的兩組相互正交方向上的消隱點，利用拉蓋爾定理求出這個面上的圓環點，在利用圓環點聯立方程求解攝像機的5個內參數。在求解攝像機內參數的過程中，只需攝像機選取適當方位拍攝標定塊中包含3個不同的切割圓面，一幅圖像即可線性求解出攝像機的5個內參數。標定塊結構示意圖如圖I所示，在球體的一個切割面AB⑶上，其中A，B，C，D為切圓E與相鄰切圓的四個切點，E為切圓的圓心，AD//BC、AB//DC且AB與BC的連線垂直交于點B，AC與BD的連線垂直交于點E ;在球體的另一個切割面BFGH上，其中B，F，G，H為切圓I與相鄰切圓的四個切點，I為切圓的圓心，BF//HG，HB//GF且BF與BH的連線垂直交于點B，BG與HF的連線垂直交于點I ;在球體的一個切割圓面CHJK上，其中C，H，J，K為切圓L與相鄰切圓的四個切點，L為切圓的圓心，KC//JH, KJ//CH且KC與KJ的連線垂直交于點K，CJ與KH的連線垂直交于點L。利用AD//BC、AB//DC求出正交方向BC、AB的消隱點， 同樣得出正交方向上BF、BH和CJ、KH的消隱點，在利用中點的調和共軛性，計算出三組兩正交方向上AC、BD, BG、HF和CJ、KH的消影點，從而得出每個面上的兩組不同正交方向上的消隱點，再利用拉蓋爾定理求出每個面上的圓環點，利用得出的3組圓環點聯立方程求解攝像機的5個內參數。求解球體的一個切割圓面AB⑶上平面圖像坐標原理如圖2，球體的一個切圓面AB⑶的像為四邊形abcd，e為切面圓心E的像點，pi是AD的像ad與BC的像be的消影點，p2是AB的像ab與DC的像dc的消影點。由ad//bc求出be方向上的消隱點pi,由ab//dc求出ab方向上的消隱點p2，再由中點的調和共軛性求得兩正交方向上AC的像ac、BD的像bd的消影點，同樣得出另外兩個切圓面上兩組正交方向上的消影點。在每個面上，利用拉蓋爾定理求出圓環點，利用得出的3組圓環點聯立方程求解攝像機的5個內參數。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于球體上六個相切圓求解攝像機內參數的標定塊，其特征是在球體上切割6個相同的圓，其中每兩個相對的切圓圓心對稱，每兩個相鄰的切圓互相垂直，它們之間有且僅有一個切點，且切圓的半徑為球半徑的四分之一。

【技術特征摘要】
1. 一種用于球體上六個相切圓求解攝像機內參數的標定塊，其特征是在球體上切割6個相同的圓，其中每兩個相...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙越，陳曉，李聰，
申請(專利權)人：云南大學，
類型：實用新型
國別省市：