本發明專利技術公開了一種攝像機標定方法及其實現系統，屬于圖像處理和計算機視覺領域，該方法包括以下步驟：在靶標平面設定兩個特征點；獲取靶標上的特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標（Xw,Yw,Zw）和其圖像點坐標（Xf,Yf）之間的對應關系；將該對應關系代入到空間映射模型中；使用優化求解方法計算得到空間映射模型中的參數，完成對透視投影直線的標定，從而實現攝像機的標定。本發明專利技術直接描述了計算機圖像平面點與客觀世界點的數學多項式關系，可以實現快速而精確的攝像機標定；與現有技術的標定方法相比該標定方法直接復現了攝像機成像的過程，避免了對攝像機成像過程中幾何條件的約束。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及圖像處理和計算機視覺領域，特別是涉及一種攝像機拍攝圖像與其物體空間位置的對應標定方法。
技術介紹
計算機視覺處理的基本任務之一是根據攝像機獲取的圖像信息計算得出三維空間中物體的幾何信息，并由此重建和識別對應的三維物體。物體表面某點的三維幾何位置與其在計算機圖像中對應點的相互關系是由攝像機成像的幾何參數模型決定的，這里的幾何參數就是攝像機參數。在多數條件下，攝像機參數必須通過實驗與計算才能得到，這個過程被稱為攝像機標定，而標定方法的精度直接影響到計算機視覺處理的精度，因此，對攝像機進行快速、簡捷、精準標定的研究無疑具有重大的意義。傳統的攝像機標定方法按照標定參照物與算法思路可以分成若干類，如:基于3D立體靶標的攝像機標定方法、基于2D平面靶標的攝像機標定方法、以及基于徑向約束的攝像機標定方法等。這些傳統的攝像機標定方法需要標定參照物，其經典的標定流程是:首先布置標定點，在標定點處固定攝像機進行拍攝，測量各標定點的計算機像平面坐標U，V),然后將各標定點相應的像平面坐標U，V)及世界坐標系(X，Y，Z)代入攝像機模型中，根據標定方法，求解攝像機測量模型參數。并且，傳統的攝像機標定方法都是假設攝像機的成像關系符合小孔成像的空間幾何關系，但是由于在一些特殊的使用要求的情況下，攝像機鏡頭的設計沒有滿足小孔成像模型，如果仍然使用傳統的攝像機標定方法則容易造成攝像機參數標定存在理論誤差。
技術實現思路
為了克服現有技術中存在的問題，本專利技術提出一種攝像機標定方法及其實現系統，實現了攝像機拍攝圖像與其物體空間位置的對應標定，然而一個像平面上有很多的像素，如果每個像素都用兩個點來表示的話其計算量會非常的龐大，因此本設計采用空間對應法，使標定過程更加的簡捷，方便。本專利技術提出了一種攝像機標定方法，該方法包括以下步驟:步驟一、在靶標平面設定若干個尺度不變特征SIFT特征點；步驟二、獲取靶標平面上特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標(XW，YW，Zw)和圖像點坐標(Xf, Yf)之間的對應關系；步驟三、將該對應關系代入空間映射模型,該空間映射模型為每一個像素點對應空間的一條直線，該直線由像素點在所選取的兩個靶標平面上對應的兩個點來確定；根據所選取的兩個靶標平面Z=a和Z=b，采集兩個靶標平面的靶標圖像，得到世界坐標系中(Xw, Yw, a)和(Xw，Yw, b)兩個點，再將這兩個點的坐標分別代入特征多項式:權利要求1.一種攝像機標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、在靶標平面設定若干個尺度不變特征SIFT特征點； 步驟二、獲取靶標平面上特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標(Xw，Yw, Zw)和圖像點坐標(Xf，Yf)之間的對應關系； 步驟三、將該對應關系代入空間映射模型，該空間映射模型為每一個像素點對應空間的一條直線，該直線由像素點在所選取的兩個靶標平面上對應的兩個點來確定；根據所選取的兩個靶標平面Z=a和Z=b，采集兩個靶標平面的靶標圖像，得到世界坐標系中(Xw，Yw, a)和(Xw，Yw, b)兩個點，再將這兩個點的坐標分別代入特征多項式:2.如權利要求1所述的攝像機標定方法的實現系統，其特征在于，該實現系統包括光學平臺(I)、平移臺控制器(2)、計算機(3)、圖像采集卡(4)、攝像機(5)、標定靶標(6、6')、精密電控平移臺(7、7')，其特征在于，該系統在標定過程中，將標定靶標6沿平移臺7平移方向移動兩個位置，在這兩個標定位置得到兩個投影平面分別為Zw=a和Zw=b ;在該標定位置上使用攝像機分別拍攝標定靶標的圖像，并使用圖像處理的方法獲取靶標上的特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標(xw，Yw, Zw)和圖像點坐標(Xf，Yf)之間的對應關系。將該對應關系代入到空間映射模型中，對透視投影直線的標定，從而完成對攝像機位置的標定。全文摘要本專利技術公開了一種攝像機標定方法及其實現系統，屬于圖像處理和計算機視覺領域，該方法包括以下步驟在靶標平面設定兩個特征點；獲取靶標上的特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標(Xw,Yw,Zw)和其圖像點坐標(Xf,Yf)之間的對應關系；將該對應關系代入到空間映射模型中；使用優化求解方法計算得到空間映射模型中的參數，完成對透視投影直線的標定，從而實現攝像機的標定。本專利技術直接描述了計算機圖像平面點與客觀世界點的數學多項式關系，可以實現快速而精確的攝像機標定；與現有技術的標定方法相比該標定方法直接復現了攝像機成像的過程，避免了對攝像機成像過程中幾何條件的約束。文檔編號G06T7/00GK103198481SQ201310115539公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月3日 優先權日2013年4月3日專利技術者王鵬, 孫長庫, 趙揚 申請人:天津大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種攝像機標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、在靶標平面設定若干個尺度不變特征SIFT特征點；步驟二、獲取靶標平面上特征點的圖像坐標，建立特征點三維空間坐標（Xw,Yw,Zw）和圖像點坐標（Xf,Yf）之間的對應關系；步驟三、將該對應關系代入空間映射模型，該空間映射模型為每一個像素點對應空間的一條直線，該直線由像素點在所選取的兩個靶標平面上對應的兩個點來確定；根據所選取的兩個靶標平面Z=a和Z=b，采集兩個靶標平面的靶標圖像，得到世界坐標系中（Xw,Yw,a)和（Xw,Yw,b）兩個點，再將這兩個點的坐標分別代入特征多項式：Xw=Σi=0nΣj=0n-iCijUdivdjYw=Σi=0nΣj=0n-iDijudivdj式中，Cij和Dij分別為攝像機模型在Zw=0mm和Zw=200mm時的多項式標定參數，n為多項式的階數；ud、vd為空間點坐標所對應的計算機像素平面點的坐標值，通過對標定靶標的測量直接得到的，即為空間坐標點（Xw,Yw,Zw）所對應的計算機像平面點為（ud,vd)；i、j代表的是ud、vd的階數；通過LM算法計算得出多項式中各參數的Cij,Dij，從而得到兩個不同的多項式，利用通過這兩個多項式得到的兩個點的坐標，實現透視投影直線的標定，從而完成對攝像機的標定。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王鵬，孫長庫，趙揚，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：
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