一種相機(jī)幾何標(biāo)定處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理領(lǐng)域，特別設(shè)及一種相機(jī)幾何標(biāo)定處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 全景拍攝，通常是指W某個點為中屯、進(jìn)行水平360度和垂直180度拍攝，將所拍攝 的多張圖片拼接成一張全景圖片的拍攝及圖片拼接方法。一般來說，全景拍攝至少可包括 全景圖像和全景視頻兩種形式。
[0003] 通常，在利用所拍攝的多張原始圖片拼接成一張全景圖片時，會設(shè)及映射和拼接 兩部分。其中，映射可W理解為將原始圖片上的像素點投射到全景圖片對應(yīng)的位置上，拼接 可W理解為對相鄰兩張原始圖片的重疊區(qū)域進(jìn)行融合過渡。
[0004] 為了確定空間物體表面某點的=維幾何位置與其在原始圖片中對應(yīng)點之間的相 互關(guān)系，可W通過相機(jī)幾何標(biāo)定的方式，獲得相機(jī)參數(shù)，W便后續(xù)可W利用所述相機(jī)參數(shù)進(jìn) 行像素點投影。通常，相機(jī)參數(shù)可包括相機(jī)的外參和相機(jī)的內(nèi)參。
[0005] 目前，常用的外參估計法主要有兩步標(biāo)定法和張正友標(biāo)定法。
[0006] 對于兩步標(biāo)定法來說，在求解外參時要求空間點不共面，如果共面則無法求出外 參，故對于共面的平板標(biāo)定塊，必須使用其他方法進(jìn)行外參估計。另外，二步標(biāo)定法中假設(shè) 鏡頭只有徑向崎變，對魚眼鏡頭成像的估計誤差很大。
[0007] 對于張友正標(biāo)定法來說，先不考慮各種崎變，而是將所有點代入求解，但是，通常 遠(yuǎn)離圖像中屯、的像素點的崎變都很大，若將運(yùn)些像素點也看作沒有崎變的像素點代入求解 的話，顯然會加大求解初值的誤差。同樣地，張友正標(biāo)定法也只考慮了徑向崎變，并不適用 于魚眼鏡頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明實施例提供一種相機(jī)幾何標(biāo)定處理方法及裝置，可W有效避免現(xiàn)有標(biāo)定方 案中存在的缺陷。
[0009] -種相機(jī)幾何標(biāo)定處理方法，所述方法包括：
[0010] 獲取空間點的坐標(biāo)和圖像點的坐標(biāo)，全景相機(jī)拍攝所述空間點，獲得與所述空間 點相對應(yīng)的所述圖像點，所述空間點為空間坐標(biāo)系上的點，所述圖像點為圖像坐標(biāo)系上的 占 .
[0011] 獲取全景相機(jī)成像模型，所述全景相機(jī)成像模型用于表示所述空間坐標(biāo)系上的點 與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0012] 利用所述空間點的坐標(biāo)、所述圖像點的坐標(biāo)W及所述全景相機(jī)成像模型，確定全 景相機(jī)的外參。
[0013] 優(yōu)選的，所述獲取全景相機(jī)成像模型，包括：
[0014] 對所述空間坐標(biāo)系上的點進(jìn)行線性變換，獲得全景相機(jī)的鏡頭坐標(biāo)系上的點；
[0015] 對所述鏡頭坐標(biāo)系上的點進(jìn)行非線性變換，獲得鏡頭的傳感器坐標(biāo)系上的點；
[0016] 對所述傳感器坐標(biāo)系上的點進(jìn)行仿射變換，獲得所述圖像坐標(biāo)系上的點；
[0017] 基于所述空間坐標(biāo)系上的點和所述圖像坐標(biāo)系上的點，建立所述全景相機(jī)成像模 型。
[0018] 優(yōu)選的，通過W下公式，將所述空間坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為所述鏡頭坐標(biāo)系上的點：
[0020] 其中，（Xij，yij，Zij)表示空間坐標(biāo)系上的點，（u"ij，v"ij，f (u"ij，v"ij))表示鏡頭坐 標(biāo)系上的點，f(u[j，vij)=a。+al々j+a2P^+?.. + +aN姑，口 = J(u;jy+(v:J,、j表示歸一化參 數(shù)，pi表示第一旋轉(zhuǎn)矩陣r和=維平移向量t，i表示全景相機(jī)的第i個攝像頭，j表示坐標(biāo)系 上的第j個點。
[0021] 優(yōu)選的，通過W下公式，將所述鏡頭坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為所述傳感器坐標(biāo)系上的 點：
[0022] g(u"ij，v"ij) = (u"ij，v"ij，f (u"ij，v"ij) )T
[0023] 其中，（11"1^"山^11"1^"^))表示鏡頭坐標(biāo)系上的點，（11"1^"^)表示傳感器坐 標(biāo)系上的點，T表示轉(zhuǎn)置，i表示全景相機(jī)的第i個攝像頭，j表示坐標(biāo)系上的第j個點，
[0024] 優(yōu)選的，通過W下公式，將所述傳感器坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為所述圖像坐標(biāo)系上的 占 . y ?、、?
[0025] !!"U=Au' ij+ti，v"ij = Av' ij+ti
[0026] 其中，（u"ij，v"ij)表示傳感器坐標(biāo)系上的點，(V ij，v/ ij)表示圖像坐標(biāo)系上的點，i 表示全景相機(jī)的第i個攝像頭，j表示坐標(biāo)系上的第j個點，A表示第二旋轉(zhuǎn)矩陣，ti表示平移 矩陣。
[0027] 優(yōu)選的，基于所述空間坐標(biāo)系上的點和所述圖像坐標(biāo)系上的點，建立所述全景相 機(jī)成像模型，包括：
[0028] 獲得所述空間坐標(biāo)系上的點與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間的對應(yīng)關(guān)系式：
[0030] 其中，（w，yu，zu)表示空間坐標(biāo)系上的點，（11"1^"^^(11"1^"^))表示鏡頭坐 標(biāo)系上的點，如;八])=3。+31&+32/?^... + +31^姑，戶=各;^+以1作，(。'。，乂'。)表不 圖像坐標(biāo)系上的點，Au表示歸一化參數(shù)，pi表示第一旋轉(zhuǎn)矩陣r和=維平移向量t，i表示全 景相機(jī)的第i個攝像頭，j表示坐標(biāo)系上的第j個點，A表示第二旋轉(zhuǎn)矩陣，ti表示平移矩陣；
[0031] 若ZU為0,則所述空間坐標(biāo)系上的點與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間的對應(yīng)關(guān)系式 為：
[0033]若等式兩端同時叉乘PU,則所述空間坐標(biāo)系上的點與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間 的對應(yīng)關(guān)系式為：
[0035] 分解叉乘得到的對應(yīng)關(guān)系式，獲得全景相機(jī)的第i個攝像頭的成像模型：
[0036] V'j ? (nixj+n巧j+t3)-f (Pj) ? (r2ixj+r2巧j+t2)=0
[0037] f(Pj) ? (riixj+ri巧j+ti)-u'j ? (nixj+n巧j+t3)=0。
[003引 u'j ? (nixj+n巧j+t2)-v'j ? (riixj+ri巧j+ti)=0
[0039] -種相機(jī)幾何標(biāo)定處理裝置，所述裝置包括：
[0040] 坐標(biāo)獲取單元，用于獲取空間點的坐標(biāo)和圖像點的坐標(biāo)，全景相機(jī)拍攝所述空間 點，獲得與所述空間點相對應(yīng)的所述圖像點，所述空間點為空間坐標(biāo)系上的點，所述圖像點 為圖像坐標(biāo)系上的點；
[0041] 成像模型獲取單元，用于獲取全景相機(jī)成像模型，所述全景相機(jī)成像模型用于表 示所述空間坐標(biāo)系上的點與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；
[0042] 外參確定單元，用于利用所述空間點的坐標(biāo)、所述圖像點的坐標(biāo)W及所述全景相 機(jī)成像模型，確定全景相機(jī)的外參。
[0043] 優(yōu)選的，所述成像模型獲取單元包括：
[0044] 線性變換單元，用于對所述空間坐標(biāo)系上的點進(jìn)行線性變換，獲得全景相機(jī)的鏡 頭坐標(biāo)系上的點；
[0045] 非線性變換單元，用于對所述鏡頭坐標(biāo)系上的點進(jìn)行非線性變換，獲得鏡頭的傳 感器坐標(biāo)系上的點；
[0046] 仿射變換單元，用于對所述傳感器坐標(biāo)系上的點進(jìn)行仿射變換，獲得所述圖像坐 標(biāo)系上的點；
[0047] 成像模型建立單元，用于基于所述空間坐標(biāo)系上的點和所述圖像坐標(biāo)系上的點， 建立所述全景相機(jī)成像模型。
[0048] 優(yōu)選的，所述線性變換單元，用于通過W下公式，將所述空間坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為 所述鏡頭坐標(biāo)系上的點：
[0050]所述非線性變換單元，用于通過W下公式，將所述鏡頭坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為所述 傳感器坐標(biāo)系上的點：
[005*1] g(U" ij，V" ij ) = (U" ij，V" ij，f (U" ij，V" ij ) )T;
[0052] 所述仿射變換單元，用于通過W下公式，將所述傳感器坐標(biāo)系上的點轉(zhuǎn)換為所述 圖像坐標(biāo)系上的點：
[0053] !!"U=Au' ij+ti，v"ij = Av' ij+ti
[0054] 其中，（Xij，yij，zij)表示空間坐標(biāo)系上的點，（u"ij，v"ij，f (u"ij，v"ij))表示鏡頭坐 標(biāo)系上的點，f(u;j，v;)=a〇+aiA+a2P^w + +aN^，P = +(\f，、j表示歸一化參 數(shù)，pi表示第一旋轉(zhuǎn)矩陣r和=維平移向量t，i表示全景相機(jī)的第i個攝像頭，j表示坐標(biāo)系 上的第j個點，（u"u，v"u)表示傳感器坐標(biāo)系上的點，T表示轉(zhuǎn)置，（U^ 表示圖像坐標(biāo) 系上的點，A表示第二旋轉(zhuǎn)矩陣，ti表示平移矩陣。
[0055] 優(yōu)選的，成像模型建立單元，用于獲得全景相機(jī)的第i個攝像頭的成像模型：
[0056] 獲得所述空間坐標(biāo)系上的點與所述圖像坐標(biāo)系上的點之間的對應(yīng)關(guān)系式：
[00則其中，（Xij，yij，Zij)表示空間坐標(biāo)系上的點，（u"ij，v"ij，f (u"ij，v"ij))表示鏡頭坐 標(biāo)系上的點，如，v;j)=a0+a,A+a2P!+... + +aN姑，/?=各,(