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[發明專利]一種基于普朗克參數化的光場相機標定方法有效

專利信息
申請號: 201910547293.8 申請日: 2019-06-24
公開(公告)號: CN110298890B 公開(公告)日: 2022-09-06
發明(設計)人: 張琦;王慶;李亞寧;周果清;王雪 申請(專利權)人: 西北工業大學
主分類號: G06T7/80 分類號: G06T7/80
代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290 代理人: 劉新瓊
地址: 710072 *** 國省代碼: 陜西;61
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 一種 基于 普朗克 參數 相機 標定 方法
【權利要求書】:

1.一種基于普朗克參數化的光場相機標定方法,其特征在于包括以下步驟:

S1、建立由平行的視點平面和圖像平面構成的光場相機雙平行平面相對坐標參數化,構建投影中心隨視點變化的光場相機多中心投影模型;利用普朗克坐標描述光線,構建光場相機的6×6光線內參矩陣K,將光場相機的光場坐標系下光線的普朗克坐標轉換為相機坐標系下物理尺度歸一化光線r的普朗克坐標

其中,是光場相機的內參數,(ki,kj)是視點平面上s-軸與t-軸方向的縮放,(ku,kv)是圖像平面上x-軸y-軸方向的縮放;(u0/ku,v0/kv)表征子孔徑圖像的主點偏移,m和n表示普朗克參數化下光線的力矩,q和p表示普朗克參數化下光線的方向;根據普朗克坐標下線的變換關系構建光場相機光線投影矩陣P,

其中,為世界坐標系下光線的普朗克坐標,R是世界坐標系到光場相機的相機坐標系的旋轉矩陣,t是世界坐標系到光場相機的相機坐標系的平移向量;

S2、通過移動標定板或待標定光場相機得到若干不同姿態的標定板;根據角點提取算法提取光場子孔徑圖像上角點圖像坐標;子孔徑圖像的視點坐標及角點的圖像坐標通過普朗克參數化方法得到標定板角點的光線的普朗克坐標,建立世界坐標系下角點與待標定光場相機的光場坐標系下光線的匹配關系;通過光場相機光線投影矩陣構建世界坐標系下角點與待標定光場相機的光場坐標系下光線的線性約束,

其中,ri表示旋轉矩陣R的第i列向量,Ω為待標定的光場相機提取的角點光線特征,K為待標定的光場相機光線內參矩陣,是角點的世界坐標;根據線性約束求解光線簡化投影矩陣Ps,進而根據旋轉矩陣R的正交性和一致性及Cholesky分解計算光場相機光線內參矩陣K,根據線性求解的光線變換矩陣Ps和光場相機光線內參矩陣K計算光場相機的外參數(R,t);

S3、處理鏡頭的一階和二階徑向畸變,

其中,為圖像平面的畸變相對于視點平面的偏移量,是畸變點,是非畸變點,畸變系數包含了kd=(k1,k2,k3,k4,xc,yc);

通過最小化過標定板角點的線與光場下的標定板角點光線間在相同坐標系下的幾何距離對光場相機的內參數不同姿態下光場相機的外參數(Rp,tp)及光場相機徑向畸變參數kd=(k1,k2,k3,k4,xc,yc)進行非線性優化,構建代價函數通過最小化世界坐標系下標定板上過角點Xw的線與待標定的光場相機提取的角點光線經過光場相機光線投影矩陣及光場相機徑向畸變模型變換而來的世界坐標系下的估計值之間的幾何距離得到待標定光場相機內參數、外參數及徑向畸變參數的最優解。

2.根據權利要求1所述的基于普朗克參數化的光場相機標定方法,其特征在于:所述的非線性優化方法選用Levenberg-Marquardt算法。

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