可變焦攝像機空間三維位姿的單視測量方法技術

本發明專利技術為一種可變焦攝像機空間三維位姿的單視測量方法，該方法是：設定一組由３個正方形圖案組成的平面合作目標；在空間某一位置，拍攝一幅平面合作目標圖像；對平面合作目標圖像進行處理，處理流程是：①由于光學鏡頭畸變的存在，致使所拍攝的平面合作目標圖像存在幾何失真，所以，首先采用基于亞象素邊緣線點的快速畸變校正方法來對平面合作目標圖像的輪廓進行幾何畸變校正。②然后，提取校正后的平面合作目標圖像輪廓的亞像素邊緣直線參數；采用主點查找表的方式，根據攝像機透視投影模型，通過線性變換求出攝像機的焦距及外部參數，完成可變焦攝像機相對于平面合作目標的三維位姿的單視測量。

【技術實現步驟摘要】

【技術保護點】
一種可變焦攝像機空間三維位姿的單視測量方法，其特征在于：該方法包括如下步驟：（１）設定平面合作目標：設定參數未知的一組由３個正方形組成的圖案作為平面合作目標；（２）拍攝平面合作目標圖像：在空間某一位置，用調焦后的可變焦攝像機 拍攝一幅含有３個正方形圖案且近乎充滿畫面的平面合作目標圖像，拍攝時攝像機光軸與平面合作目標法線的夾角在２０°至５０°之間；（３）對平面合作目標圖像的處理流程，具體步驟如下：（３．１）基于亞象素邊緣線點的平面合作目標圖像輪廓的 快速畸變校正方法：（３．１．１）基于邊緣線點的畸變參數標定：提取平面合作目標圖像的亞象素邊緣線點，并將這些線點作為畸變參數標定的輸入，同時根據直線透視投影的不變性來估計鏡頭的一階徑向畸變參數；（３．１．２）基于平面合作目標圖 像輪廓的幾何畸變校正：利用攝像機畸變參數的最優值，針對于輪廓簡單的平面合作目標圖像，根據攝像機鏡頭的畸變模型及其反畸變模型，對平面合作目標圖像的輪廓部分進行幾何畸變校正；（３．２）平面合作目標圖像中方形Ｐ角點的自動排序：復制平面合作 目標原圖像，用Ｈａｒｒｉｓ方法提取該圖像的角點，根據平面合作目標的特點，借助內部白色正方形Ａ的四個角點，對黑色正方形Ｐ的四個角點進行自動排序；（３．３）自動提取校正后平面合作目標圖像輪廓的亞象素邊緣直線參數：根據排序后的角點，在校正 后平面合作目標圖像的輪廓上，分隔出進行亞像素邊緣提取的區域，采用精度為１／１０像素的Ｈｅｓｓｉａｎ矩陣法提取這一區域的亞像素邊緣直線線點，擬合出所需直線的參數；（４）基于主點查找表的可變焦攝像機空間三維位姿的單視測量方法：（ ４．１）主點查找表的建立：讓攝像機從最小焦距開始等步距變焦，直至變焦到最大，在每個焦距位置離線測得該焦距下攝像機的主點，建立主點查找表；（４．２）可變焦攝像機空間三維位姿的單視測量方法：利用主點查找表，根據變焦時間確定該焦距下的攝像 機主點，由第３．３所得的邊緣直線參數以及與其對應的平面合作目標的直線參數，根據攝像機透視投影模型，通過線性變換求出攝像機的焦距及相對于平面合作目標的外部參數，完成攝像機相對于平面合作目標的三維位姿的單視測量。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王睿，張廣軍，王茂義，李欣，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]