專利名稱：：應用于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方法細于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標魴法附領域本發(fā)明屬于攝像機標定
技術領域：
，特別涉^z用于目標檢測的以創(chuàng)艮鏡頭粒的全方位視覺系統(tǒng)標定。背景駄成像系統(tǒng)標定^H維w^、^r少的步驟，成像系統(tǒng)標定結果直，響視覺信息應用效果的好壞。簡單的說，成像系統(tǒng)標定就是確定^維空間點到攝ftm成像平面上二維圖像點之間,絲的參數(shù)，^f象,^13!3tlf!^t尋到。因此，研究成像系統(tǒng)的標定方法具有重要的理論意義和皿的實際，價值。魚眼鏡頭視場角可達185度，可以實MS巨離^^fig巨離大視場立^m覺感知。將其細于大廣角目標檢測具有極大的優(yōu)勢和廣泛的卿前景。但是《頓魚眼鏡頭拍攝的圖像具有非常嚴重的畸變，主要原因是魚眼鏡頭的真雄像是平面，而;iifi似預狀的曲面，因此，魚眼鏡頭全方位視覺系統(tǒng)的標定有別于常規(guī)成像系統(tǒng)的標定。目前對常像系統(tǒng)的標定已經(jīng)取得大量研究皿，然而針對魚眼鏡頭全方位視覺系統(tǒng)的標定方、，有,索。標定內(nèi)容主要包括成像系統(tǒng)模型的^m模型中各參數(shù)精確值的獲取。由m眼鏡頭內(nèi)部光學結構M^，叫投由10組以上光學鏡頭絀戎，導纏眼鏡^^斜幾t難f婦隹精確的建立。本發(fā)明首先Ml精確的魚眼鏡頭成像模型，然后根鵬眼鏡頭等距職成像原理粒簡單實用的數(shù)學^M再aa實驗和數(shù)學計算^^解魚眼鏡頭的內(nèi)夕卜參數(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是鄉(xiāng)一種鵬于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方法，?；诘染嗤队霸淼聂~眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學t難；確立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學模型中純標系絲，粒簡化的系統(tǒng)豐IM;設計包括像面中心點""，v0);魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離"魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)&像^m橫比例因子"相鵬標系與成像面坐標系的平面扭角y等成像系統(tǒng)參數(shù)的標定和計算方法；開發(fā)相關參辦示定軟件。、本發(fā)明離的一種應用于目標逾測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方跑括步t、^^于等i^^原鵬魚眼鏡頭成像系纖f^第一粒世^M標系(X，i;，z^。世鵬標系也線實艦實世l^^標系，或全局坐標系。它是客觀世界的艦坐標，是由用戶任意定義的Hl隹空間坐f緣照系。一般的3D場景都用這個坐標系5f^。假設空間中的一點尸，為了得到尸點的定*，便于數(shù)學mM的^:以及公式的推導，故^5:尸點所在空間坐標系為世^^標系。第二^&m統(tǒng)光軸""q。將多層鏡片的魚眼鏡頭物理t!M簡化成一個半球形折射鏡頭鄉(xiāng)，同時粒理論折射光心^，所有入射麟(除與光軸重合的入射麟外)都會穿折射鏡頭發(fā)生折射，與光軸重合的入射光線不發(fā)生折射。設與光軸重合的入射光線與相機鏡，口平面的交點為02與成像平面的交點為6>3，"即為成像面中心點^vo)，設定070203為系統(tǒng)光軸；第三^i:魚眼鏡頭坐標系a，y，z)。以0/020;為z軸^fe眼鏡頭坐標系or，y，z)，原點為"。itt^標系是將多層鏡片的創(chuàng)艮鏡頭物理t翻簡化成一個半球形折射鏡頭模型，同時建立理論折射光心0/。第三建立攝相m^標系&;^入以G"03為z軸粒相m^標系&;^，原點為Cb，此坐標系用來描述相機隨。第四^5:成像平面坐標系C"'vA以成像平面CCD為坐標平面^的平面，坐標系，，標系為二鄉(xiāng)，標系，原點設為成像面右上角。由于成像平面坐標與^的圖像坐標為一一對應，，所以實際應用中i^ffl圖像坐標系中的圖像坐標(單位為像素)來代替成像平面坐標系中的坐標。由于實際相機的ccD像元并非理想的正方形，而是長方形，所以,的一^f象^m橫比例因子/。以上四個層次的坐標系{世鵬標系(X，k，、魚眼鏡頭坐標系汰r,力、攝像豐臟標系6c，》J、成像平面坐標系&,v^之間的關系如圖1戶標。步fc、確:4^眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)^M中^^標系^，^:簡化的系統(tǒng),第一^圖像,^^:設尸是世^M標系中一點；4為戶點至!]皿面的空間高度；i是尸到理論折射光心"的水平距離；為尸點相對理論折lt光心Q的入射角(仰角)；0是i5點在攝^lil^標系中的方位角；尸w為尸在成像面上的像點；r為成像點離圖像中心點Q的距離(徑向距離)；0為像點在圖像物a^標系中的方位角;/為理論折射光心Q至喊像平面坐標系的垂直距離(即魚眼鏡頭焦距)。第二簡化世^^標系ow，iv，zmO與魚眼鏡頭坐標系or，y,z;>:在默認情況下，魚目艮鏡頭垂:i]M，設定為世麯標系ow，rw，zw)和魚眼鏡頭坐標系(Xr,z)重合，此時將世^^標系簡化，只保留魚眼鏡頭坐標系a，r，z)。第三簡化相m^標系》d和成像平面坐標系C",W:在實際模型中，相,標系6c,》z)和成像平面坐標系<:",v)處于同一平面中，相積坐標系原點ft和成像面中心點ft",vW重合，相禾鵬標系的砂軸和成像平面w軸在同^F面重合，但由于:m制作精度的原因，相m^標系與成像面坐標系會雜一個平面扭角y。同時械像過程中，成像平面和魚眼鏡3i^標系平面的距離為固定值/,即魚眼鏡頭焦距，所以可以將相t;iM標系6c,》w簡化。最終簡化后的系統(tǒng)模,包括魚眼鏡錢標系or,r,z)和成像平面坐標系r"，vo兩個坐標系，如圖3B^。步i!H、提出關于測量需用的五大,根m眼鏡頭簡化的系統(tǒng)模型推導出五個在魚眼鏡頭標定中的主要參數(shù)成像面中心點03"，魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L;魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)&像鄉(xiāng)橫比例因子/;相til^標系與成像面坐標系的平面扭角y。同時，設計各系統(tǒng)織的標筋法、耙標模式并開發(fā)相關標定辦。其中，成像面中心點C"o，v0)，為第一測驗數(shù)，是標定過程的楊O參數(shù)，它直接鵬系統(tǒng)光軸在成像平面中的坐標^a，對于其他參,示定或者魚眼鏡頭的實際應用具有相當重要的作用。魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L，此參數(shù)為模型中簡化的半球形折射鏡頭織，此參數(shù)作為其他后，mt示定所必須的s^的變量之一，所以單3蟲提出，作為一個參數(shù)，但在魚眼鏡頭的實際鵬中不用涉及。魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)《，創(chuàng)艮鏡頭棘的另一重要參數(shù)，此參M:接體5腦眼鏡頭的成像規(guī)律，^fe眼鏡頭成像規(guī)律計^n圖象畸^^喬正的必要,。像^m橫比例因子/，是由于相機的ccd感光芯片串怖工藝原因，普通的ccd感光像元是長方形，所以，一^M象元橫縱比例，此參數(shù)是圖像的精確復原應用的，#1^之一。m于感光像元為標準正方形的cmos感光芯片來說，此可以^#及。相m^標系與成像面坐標系的平面扭角y，是由于相機的感光芯片貼片制作工藝的原因，雖然可以保證感光芯片和相機接口平面的一致，但兩^F面坐標軸之間會出現(xiàn)一個細微的平面扭,度y，棚相機做視覺高精度測量定位等工作時，需要標定此織，并進行角度補償，但如艦參艦夠小，^^Zffl領域可以忽略不計。此錄與鏡頭無關，可在普通鏡頭下娜示定。步驟四、成像面中心點""，標定首先Ml如下圖20f^標定系統(tǒng)，ffl^3!S察遮光板以及CCD成像調(diào)縣統(tǒng)，使:器、小孔、魚眼鏡頭成像系統(tǒng)處于同一直線(即魚眼鏡頭成像的系統(tǒng)光軸所a:線)。利用Matlab統(tǒng)計圖像，峰值，再il31圖像^agm利用公式計算魚眼鏡頭的成像面中心點Q"，VoJ),其中M。，V。為魚眼鏡頭的像面中心點，W為亮點像素個數(shù)，",，V,是亮點坐標。。步、魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離/:辦示定魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L的標定,如圖3，f^光軸與魚眼鏡頭頂切面交點到理論折射光心(9;的距離，屬于攝f繊內(nèi)部參數(shù)，是標定徑向畸頓數(shù)的必要鵬參數(shù)，但它無法i!51直接測量得到，根據(jù)等距投影成像原理，如果空間兩點至漁眼鏡頭的入射角相同，貝iJM像面上的徑向距離相等。空間不同兩點尸/、尸2點在魚眼成像面上的像點為同一點iVA、A點至晚眼鏡頭頂切面的垂:i5巨離為玩、(即點p"乃在光軸oAOj上的臓點至恍軸與魚眼鏡頭頂切面交點的距離)，尸7、A到光軸i^影點的距離為&、/2(也稱為7jC平距離)，從圖3中可以發(fā)現(xiàn)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>由(4)式可f尋出:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>M(5)中可得知，只要在空間中倉辦找至倆點使其成像m眼圖像中的同一像點，測得這兩點的水平和垂，離，即可求得丄。,的標定，，針對耙標^在,中^a:個M點，一方面用*^像系標系與耙標坐標系的一致性，另一方面捕獲標定點在圖像中的像素值。步默、相,示系與成像面坐標系的平面鵬y的標定施此步驟4頓普通平面鏡頭，^S+字耙標，將十字耙標的十字軸與相機xy軸平行。采集圖像，如圖llg，首5feiia圓名斗方向直^^包含的像^S，判斷像元方向的方向，在，像^Mt比的情況下，直徑像素點多的為像元短方向，直樹象素點少的為像元長方向。然后iiii直線檢測識別十字直線，并計算直線與圖像的w軸夾角，艮p為相in^標系與成像面坐標系的平面扭角y。步驟七、創(chuàng)艮鏡錄向畸頓數(shù)JT和像^^橫比例因子f的標定根據(jù)等距職原麟學模型如下"為創(chuàng)艮鏡頭成像面的中心點^Vo)，為成像點Av在成像平面坐標系中的像素坐標，它們之間的關系為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，《為徑向畸頓數(shù)，因為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>,所以:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中及為點P在空間坐標系下與光軸Go2的距離。H為點P在光軸o7o203上的,點至1恍軸與魚眼鏡頭頂切面交點的距離，丄為魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離。將式(7)、(8)4tA(6)得(9):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>《即為魚眼鏡頭徑向斷顆數(shù)。像^il橫比例因子/的標定由于^^像元比例因子z'，所以圖像在u,v軸上的勝的畸^^不同的，將徑向畸變儘到U,V軸上。U,V方向上的徑向畸變?yōu)閞v=《v(10)式中〃，fv為像點到圖像中心點的距離在U,V軸上的分量，設圖像中心點為(U。,空間一點入射角為"的P點在圖像平面的成像點為/U",W，那么-r"H"-"o卜^=卜-vo|Gl)將式(3)、(11)^A拭(10)得(12):<formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>M:魚眼鏡頭k",&標定豐難如圖4示。測M頭到耙標面的距離,記為Hi。采集耙標&fe眼攝Wl下的成像，標定,自動獲取標定點雄目艮圖像中的圖像坐fei己為(",，vj，經(jīng)標定軟件自動計算得出Aii,A"v。魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)^可以由尺"，Kv取平均i憎Cfi:",《v即為ii:值在Mv軸上的分量)。然后像適橫比例因子/可由公式/=嘗，由標定軟件自動求出。本發(fā)明的優(yōu)點和積*:鵬于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方法粒了~^世微標系、魚眼鏡頭坐標系、攝像,示系、成像平面坐標系t體的精確成像系纖對難。參在數(shù)學模型基礎上根據(jù)等距,定理和各坐標系，，^z:—個簡化的數(shù)學敏莫。最終M5:空間中任意一點與魚目艮圖像中像素的對應絲。系綴鵬出基^眼鏡頭M:的成像系皿需標定的內(nèi)、夕卜部共五大參數(shù)。為精確魚眼圖像畸^f^正、目標檢測奠^M實的基礎。參發(fā)明并開發(fā)精確、實用的各標定參數(shù)的標定方法、耙標模式及配套程序。確保標定結確可靠。,的標定禾imw效地輔助標定過程，自動捕^§息并進行計算、分析、處理，大大降低標定過程中由于人為運^W產(chǎn)生的誤差。圖1趟眼鏡頭成像系統(tǒng)鄉(xiāng)；圖2;if象面中心點標定環(huán)境；圖3，眼M簡化的系統(tǒng)^M圖4趟眼圖像在i7、y驗向上的徑向畸頓數(shù)^，Kv標定耙標,；圖5魏光ISJ:艦艦；圖6是激棘CCD成像艦圖7是jt!S二值圖像；圖8是Matlab離統(tǒng)計三維圖9是耙標與魚眼鏡頭調(diào)整；圖10是耙標魏眼攝像機下的圖像；圖11是普通平面鏡細攝的十字耙標。具條lfc^細于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方法由七個步^a^:i、^5:基于等距麟原理的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學輕；2、確立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)對難中^^標系絲，粒簡化的系統(tǒng),；3、^m眼鏡頭簡化的系統(tǒng),推導出五個在魚眼鏡頭標定中的主要參數(shù)；4、成像面中心點Cb"，v。)標定；5、魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離a示定；6、相機坐標系與成像面坐標系的平面扭角y的標定；7、魚眼鏡頭徑向畸變系數(shù)^和像^m橫比例因子z'的標定。TM的實用案例具體說明了本發(fā)明的^步驟和自^m。步驟一以魚眼鏡頭FE185C046HA-1及Watec221S模擬相機^:，于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)，粒系統(tǒng)數(shù)對莫型如圖l麻.步t:確立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學模型中各坐標系關系，Ml簡化的系統(tǒng)模型簡化世，標系和相M標系，簡化后的系統(tǒng)M如圖3ff^。步転測翻需的五大參數(shù)為成像面中心點ftV。)；創(chuàng)艮鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L;魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)&像元縱橫比例因子Z';相l(xiāng)fl^標系與成像面坐標系的平面扭角y步驟四成像面中心點03vW的標定。成像面中心點C>3v0)的標定:^法為'激光標定法如圖2，配套禾i)^為^閾值統(tǒng)計Matlab，和中心點計算VC禾M^首形頁對^標定系縱行^Sii整。激光束與魚眼鏡頭光心7K平高度調(diào)整將激光器打開，用帶有坐標紙的光學支鵬激光器端及鏡頭端，分別觀測光ra標社的健，反復調(diào)整激光器與魚眼鏡頭支架的高度，uim端的激光JM^，的^^^ai:。激艦與魚眼鏡頭光心對中調(diào)整在高度調(diào)整一致后，將激光點魚眼鏡頭支架高度固定，僅調(diào),眼鏡頭支架的偏$^^獲得對中$媒。在反射光路中^a擋板，觀察皿圓環(huán)的鄉(xiāng)性，同時對照CCD成像結果，當遮光肚頗光斑圓環(huán)超lj鄉(xiāng)且CCD圖像中的^S最^a圓形，此時m^m、魚眼鏡頭光'c^s^鶴畢。圖5及圖6分別為調(diào)整結束;gii光肚的^s照片和CCD中的成像^。離閾值統(tǒng)計Matlab辦對圖f繊亍離統(tǒng)計，獲ff^處理閾值信息如離峰值雜息，如圖8B^。根據(jù)統(tǒng)if^，圖6進行圖ft^it化處理，結果如圖7g。禾,公式(1)可求得3^王的質lM^fi。敏多7復實驗，隨豐鵬^H次實驗結果如表1所示。,三次實^!4行平均，得像面中心在像素^^標位置為(381.3289,290.1296)。表l序號uV1381.7597290.41042380.9724290.054833812547289.9235步驟五魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L的標定。標定方法如圖3戶標，配套禾醉為五基準點VC,。利用坐*魂標定耙標。在VC，中編寫圖像采集程芋，以064v0)作為基準點，分別在a(u0-9CU0)、b(uO+9CUQ)、c(uCU0"90)、WuO，vO^Q)五個點的圖像健作紅色十字fei己。ffl3i圖像調(diào)整耙標皿眼鏡Mm:首鄉(xiāng)趟眼鏡頭與耙標面相互垂直。然后移動耙標使圖像中心O0;ftv^的紅色十字iH己與耙標中心點(r重合。最后7尺平方向輕轉耙標，觀察圖像中的^H己與實際空間耙標上的點a'、^、c'、f，經(jīng)付后復調(diào)憨官牽(T^=W,0'c'=(TcT，此時鏡頭與耙標^Sim并且垂直，如圖9所示。aiigff記錄耙標JJ巨耙標中心點2cm的點a'在圖像中的，A須!K^面到耙標面的距離M。將耙標固定，垂鼓向調(diào)整鏡頭、力口大耙標與鏡頭間的距離，！SMff巨耙標中心3cm點的成像點與2cm處的成像點重舒P點，測量此時鏡頭至IJ耙標面的距離壓，利用公式(5)求得L。多次測得取平均值得到i為17.8亂步默、相,示系與成像面坐標系的平面扭角y的標定。此步劚頓普通平面鏡頭，設置十字耙標，將十字耙標的十字軸與相機砂軸平行。采集圖像，如圖11麻，首先艦圓^^方向直^^包含的像體，判斷像元方向的方向，在雜像皿橫比的情況下，直徑像素點多的為像元短方向，直徑像素點少的為像元長方向。中圓周7jC平直飽含444像素，垂1S徑包含450像素，由此可知像元長軸為成像面的w軸，像元短軸為成像面的v軸。然后fflM線檢測識別十字直線，并計算直線與圖像的wv軸夾角，即為相+il^標系與成像面坐標系的平面扭角y。本實例中，i!3iS線檢測可以求得十字軸縱軸與圖像v軸夾角為0.772480步驟七魚眼鏡頭徑向畸頓數(shù)i:和像^m橫比例因子/的標定。構^t示定實驗平臺，耙標結構如圖4戶麻，u，v軸上的標定點間隔為2cm。采用參數(shù)L標定實驗中的實驗統(tǒng)調(diào)整步驟，對鏡頭及耙細預整，最終保證鏡頭與耙標垂直、頓'并Ji!3i相鵬示系與成像面坐標系的平面扭角y調(diào)整補償相機角度，保ffi^像平面坐標系與耙標坐標系相一激口圖10Blf^。利用配套K",Kv計算VC^mS行娜分析，A、Avv,為標定點的成像點到圖像中心的像素差，M'為標定點到光軸的的實際空間距離，0j=tan-《^^)為標定點的入射角。求取實驗數(shù)據(jù)的平均值得&=3.2145，、=3.2258。由Aw，/Cv取平均可以計算出魚眼鏡頭徑向畸變系數(shù)表2為Xfc^向上的標定結果=73.7附/)，<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>利用縱橫比例因子/=*計算，VC程序求出i'W.淑65。同時由步驟七得出的圓周水平直徑包含444像素，垂;tl^5^含450像素，也可用來^ffi像皿橫比例因子z'的標定，用7jC平直徑像素個數(shù)除以垂:tt徑像素個數(shù)也可求的9粥66，艦兩種方法，可以求得縱橫比例因子i為O.進靴，所有標定完成。權利要求1、一種應用于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的標定方法，其特征在于該標定方法包括步驟一、建立基于等距投影原理的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學模型；步驟二、確立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)學模型中各坐標系關系，建立簡化的系統(tǒng)模型；步驟三、根據(jù)魚眼鏡頭簡化的系統(tǒng)模型推導出五個在魚眼鏡頭標定中的主要參數(shù)成像面中心點O3(u0，v0)；魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L；魚眼鏡頭徑向畸變系數(shù)K；像元縱橫比例因子i；相機坐標系與成像面坐標系的平面扭角γ；步驟四、成像面中心點標定利用激光標定方法標定出魚眼鏡頭的成像面中心點O3(u0，v0)；步驟五、建立魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L的標定模型，并根據(jù)模型設計L的標定方法；步驟六、建立相機坐標系與成像面坐標系的平面扭角γ的標定模型，并根據(jù)模型設計相機與成像面的扭角γ的標定方法；步驟七、建立魚眼鏡頭徑向畸變系數(shù)K和像元縱橫比例因子i的標定模型，并根據(jù)模型設計K和像元縱橫比例因子i的標定方法。2、,權利要求1戶腿的標定方法，，征在，驟一中^S于等距,原理的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)對IM的具^^^:第一Ml世^^標系OW,IV，Zw)，原點為Ow1標系是客觀世界的16^坐標，是由用戶任意定義的三維空間坐1^#照^;第二^系統(tǒng)光軸o7o2o3;將多層鏡片的魚眼鏡頭物理t!M簡化成一個半球形折射鏡頭模型，同時^53論折射光心<9/;除與光軸重合的入射麟外，所有入射光線都會穿折射鏡頭，從而發(fā)生折射，與光軸重合的入射光線不發(fā)生折射；設與光軸重合的入射，與相機鏡頭接口平面的交點為02與成像平面的交點為"，Q即為成像面中心點^Vo)，設定07<9203為系統(tǒng)光軸；第三以G"(^為z軸^z:魚眼鏡頭坐標系or，y，z)，原點為Q;M標系是將多層鏡片的魚眼鏡頭物理模型簡化成一個半球形折射鏡頭模型，同時M:理論折射光心c^第四以6>;02^為2軸^5:禾財鵬標系(X，》Z)，原點為02;jtk^標系描述相機tiS;第五粒成像平面坐標系6/,V):以成像平面CCD為坐標平面粒的平面飾坐標系，標系為二維坐標系；原點設為成像面右上角；由于成像平面坐標與生成的圖像坐標為——對應關系，所以實際應用中皿用以像素為單位的圖像坐標系中的圖像坐標來代替成像平面坐標系中的坐標。3、^^^利要求10M的標定方法，^tt征在，^l確立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的數(shù)對IM中各坐標系M，,簡化的系統(tǒng)^M的方法為第一^:圖像絲設P是世^^標系中一點；^為尸點到S^面的空間高度；及是尸至幡論折射光心6>/的水平距離；ft)為P點相對理論折射光心07的入射角，即仰角；0是尸點在攝{^標系中的方位角;尸w為戶在成像面上的像點;r為成像點與成像面中心點03的距離，也稱徑向距離；0為像點在圖像物S^標系中的方位角;/為理論折射光心"至喊像平面坐標系的垂皿離，即魚眼鏡頭焦距；第二簡化世l^^標系IV，ZuO與魚眼鏡頭坐標系(X,r,Z):在默認情況下，魚目艮鏡頭垂ima，設定為世鵬標系(Xw，；kw,zmO和魚眼鏡頭坐標系(Xy,z)重合，此時將世^^標系簡化，只保留魚眼鏡頭坐標系or，y，z);第三簡化相in^標系6:，》z)和成像平面坐標系Cw，v):在實際，中，相禾M標系6c，》z)和成像平面坐標系6/，v)處于同一平面中，相tl^標系原點<92和成像面中心點ft6/0，v0)重合；同時械ma程中，成像平面和魚眼鏡頭坐標系平面的距離為固定值/，即魚眼鏡頭焦距，所以可以將相m^標系6:,》z)簡化；最終簡化后的系統(tǒng)模MP、包括魚眼鏡，標系(Xy,Z)和成像平面坐標系C"，iO兩個坐標系。4、權利要求1所逸的標定方法，，征在于步驟四中成像面中心點QVo)的具體標定方驗由魚眼鏡頭成像系統(tǒng)采集激光在CCD上的成像，并用Matlab統(tǒng)計圖像的亮度分布，由"。=丄2^，v。-丄2^i憎魚眼鏡頭的成像面中心點""，v。)，其中m。，v。為魚眼鏡頭的成像面中心點坐標，iV為亮點像素個數(shù)，",，v,.是亮點坐標。5、根據(jù)權利要求l縦的標筋法，辦征在賴驟五中^fe眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L的標^^的具脅縣根據(jù)標定^M推導出丄的計算公式"罕1,2，M3:標^r法，其中，式中//〃場為點戶/、尸2在光軸GftQ上的臓點至IJ光軸與魚眼鏡頭表面即魚眼鏡頭頂切面的交點的距離，A、A為點尸7、尸2到光軸±&影點的距離。6、權利要求im的標^^法，，征在驟六中0^的^:相^^標系與成像面坐標系的平面扭角y的標定方縣固定十字耙標湘相機軸平行，采集圖像，首5feffl3l圓針方向直《浙包含的像皿，判斷像元方向的方向，在，像^m橫比的情況下，直徑像素點多的為像元短方向，直徑像素點少的為像元長方向；然后ffliia線檢測識別十字直線，并計算直線與圖像的wv軸夾角，艮P為相M標系與成像面坐標系的平面扭角y。7、根據(jù)權利要求i，的標定方法，^ir征在，驟七中0M的^:魚眼鏡頭徑向畸皿數(shù)《和像^R橫比例因子/的標定方法是其中，0feW為成像面中心點的坐標，6i,K)為空間入射角為"的一點P械像平面坐標系中的成像點&的像素坐標，及為點P在空間坐標系下與光軸O;02ft的距離；//為點P在光軸QftO;上的職點至恍軸與魚眼鏡頭表面交點的距離,￡為魚眼散頂切面至鵬論折射光心平面的距離；為魚眼鏡頭在成像平面U、7向上的各自徑向畸頓數(shù)分量《"，Kv。全文摘要應用于目標檢測的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)標定方法包括基于等距投影的魚眼鏡頭成像系統(tǒng)數(shù)學建模、成像系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)的精確標定(包括成像面中心點O₃(u₀，v₀)；魚眼鏡頭頂切面到理論折射光心平面的距離L；魚眼鏡頭徑向畸變系數(shù)K；像元縱橫比例因子i；相機坐標系與成像面坐標系的平面扭角γ；各參數(shù)標定方法及配套軟件。本發(fā)明針對基于魚眼鏡頭建立的全方位視覺系統(tǒng)，分析魚眼鏡頭的光學結構及成像原理，引入畸變參數(shù)，建立魚眼鏡頭成像系統(tǒng)的物理模型并推導系統(tǒng)的數(shù)學模型。通過自主研發(fā)的標定程序，從二維圖像中獲取三維空間信息，以此標定成像系統(tǒng)參數(shù)。本發(fā)明適用于各種魚眼式全景鏡頭標定，方便準確，實用性強。文檔編號G06T7/00GK101577002SQ200910069279公開日2009年11月11日申請日期2009年6月16日優(yōu)先權日2009年6月16日發(fā)明者付華柱,馮為嘉,劉慶杰,曹作良申請人:天津理工大學