專利名稱：一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電視節(jié)目制作的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法及一 種變焦鏡頭的標(biāo)定裝置。
背景技術(shù)：
攝像機(jī)標(biāo)定的目的是從攝像機(jī)獲取的圖像信息出發(fā)，計(jì)算三維空間中物體的幾何 信息，并由此重建和識(shí)別物體。而空間物體表面某點(diǎn)的三維幾何位置與其在圖像中對(duì)應(yīng)點(diǎn) 之間的相互關(guān)系，是由攝像機(jī)成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數(shù)就是標(biāo)定參數(shù)。具 體而言，標(biāo)定參數(shù)包括外參數(shù)和內(nèi)參數(shù)，其中，外參數(shù)包括攝像機(jī)的位置、姿態(tài)等幾何信息， 內(nèi)參數(shù)包括攝像機(jī)的焦距，主點(diǎn)、以及鏡頭變形參數(shù)等光學(xué)參數(shù)，用外參數(shù)和內(nèi)參數(shù)來建立 空間中的任意點(diǎn)和其在圖像上的成像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這個(gè)過程就是攝像機(jī)標(biāo)定的過 程。通常，空間中的任意點(diǎn)和其在圖像上的成像點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系用小孔成像模型來描述。傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定是在一定的攝像機(jī)模型下，基于特定的實(shí)驗(yàn)條件，如形狀、尺寸 已知的標(biāo)定物，經(jīng)過對(duì)其進(jìn)行圖像處理，利用一系列數(shù)學(xué)變換和計(jì)算方法，求取攝像機(jī)模型 的外參數(shù)和內(nèi)參數(shù)。例如，現(xiàn)在標(biāo)定變焦鏡頭，通常采用在墻上貼一個(gè)標(biāo)志板，然后對(duì)著標(biāo) 志板變焦采圖，利用標(biāo)志板的坐標(biāo)已知的條件，計(jì)算出攝像機(jī)鏡頭的變焦參數(shù)。這種方法， 從實(shí)施上來說會(huì)比較麻煩，如果在戶外嘈雜的環(huán)境中，利用圖像分析的方法尋找標(biāo)志板的 角點(diǎn)還有可能失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法，無需采用標(biāo)志物， 以提高實(shí)施的便利性。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法，包括標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；獲取固定位置的攝像機(jī)通過變焦對(duì)戶外場(chǎng)景采集一組變焦圖像；分別對(duì)各兩兩相鄰的變焦圖像提取多個(gè)特征點(diǎn)，并對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；依據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和匹配的特征點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)的變焦參數(shù)。優(yōu)選的，所述攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)采用張正友標(biāo)定方法獲得。優(yōu)選的，所述特征點(diǎn)為SIFT特征點(diǎn)。優(yōu)選的，所述特征點(diǎn)匹配的步驟包括將相鄰兩幅圖像中描述同一個(gè)特征的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來，建立一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的集合。優(yōu)選的，所述計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)變焦參數(shù)的步驟包括依據(jù)匹配的特征點(diǎn)集合和前一幅圖像的內(nèi)參數(shù)，計(jì)算后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和 光心的旋轉(zhuǎn)角度；依據(jù)所述后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算攝像機(jī)變焦參數(shù)；采用LM算法對(duì)所述變焦參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；
將所述光心的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一幅圖旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種變焦鏡頭的標(biāo)定裝置，包括內(nèi)參數(shù)標(biāo)定單元，用于標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；變焦圖像獲取單元，用于獲取固定位置的攝像機(jī)通過變焦對(duì)戶外場(chǎng)景采集一組變 焦圖像；特征點(diǎn)提取單元，用于分別對(duì)各兩兩相鄰的變焦圖像提取多個(gè)特征點(diǎn)；特征點(diǎn)匹配單元，用于對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；變焦參數(shù)計(jì)算單元，用于依據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和匹配的特征點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)的變焦 參數(shù)。優(yōu)選的，所述攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)采用張正友標(biāo)定方法獲得。優(yōu)選的，所述特征點(diǎn)為SIFT特征點(diǎn)。優(yōu)選的，所述特征點(diǎn)匹配單元包括對(duì)應(yīng)子單元，用于將相鄰兩幅圖像中描述同一個(gè)特征的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來；集合子單元，用于建立一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的集合。優(yōu)選的，所述變焦參數(shù)計(jì)算單元包括第一計(jì)算子單元，用于依據(jù)匹配的特征點(diǎn)集合和前一幅圖像的內(nèi)參數(shù)，計(jì)算后一 幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度；第二計(jì)算子單元，用于依據(jù)所述后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算 攝像機(jī)變焦參數(shù)；優(yōu)化子單元，用于采用LM算法對(duì)所述變焦參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；光心旋轉(zhuǎn)子單元，用于將所述光心的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一幅圖旋轉(zhuǎn)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明不需要任何標(biāo)志物，只需采用攝像機(jī)對(duì)戶外自然場(chǎng)景拍攝一組變焦圖像， 然后對(duì)該組變焦圖像兩兩提取特征點(diǎn)以進(jìn)行匹配，基于匹配的特征點(diǎn)及已知的攝像機(jī)最短 焦內(nèi)參數(shù)就可以得到該鏡頭的變焦參數(shù)。這種方法可以以提高實(shí)施的便利性，十分簡(jiǎn)便快 捷。。


圖1是本發(fā)明的一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法實(shí)施例的步驟流程圖；圖2是本發(fā)明的一種變焦鏡頭的標(biāo)定裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參考圖1，示出了本發(fā)明的一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法實(shí)施例的步驟流程圖，具體可 以包括以下步驟步驟101、標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；在實(shí)際中，所述攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)可以采用張正友提出的利用多幅平面模 板標(biāo)定攝像機(jī)所有內(nèi)外參數(shù)的方法一平面標(biāo)定法進(jìn)行標(biāo)定。在該方法中，攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣為

權(quán)利要求
1.一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法，其特征在于，包括 標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；獲取固定位置的攝像機(jī)通過變焦對(duì)戶外場(chǎng)景采集一組變焦圖像； 分別對(duì)各兩兩相鄰的變焦圖像提取多個(gè)特征點(diǎn)，并對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配； 依據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和匹配的特征點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)的變焦參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)采用張正友 標(biāo)定方法獲得。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)為SIFT特征點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述特征點(diǎn)匹配的步驟包括將相鄰兩幅圖像中描述同一個(gè)特征的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來，建立一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的集合。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)變焦參數(shù)的步驟包括 依據(jù)匹配的特征點(diǎn)集合和前一幅圖像的內(nèi)參數(shù)，計(jì)算后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度；依據(jù)所述后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算攝像機(jī)變焦參數(shù)； 采用LM算法對(duì)所述變焦參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化； 將所述光心的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一幅圖旋轉(zhuǎn)。
6.一種變焦鏡頭的標(biāo)定裝置，其特征在于，包括 內(nèi)參數(shù)標(biāo)定單元，用于標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；變焦圖像獲取單元，用于獲取固定位置的攝像機(jī)通過變焦對(duì)戶外場(chǎng)景采集一組變焦圖像；特征點(diǎn)提取單元，用于分別對(duì)各兩兩相鄰的變焦圖像提取多個(gè)特征點(diǎn)； 特征點(diǎn)匹配單元，用于對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；變焦參數(shù)計(jì)算單元，用于依據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和匹配的特征點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)的變焦參數(shù)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)采用張正友 標(biāo)定方法獲得。
8.如權(quán)利要求6或7所述的裝置，其特征在于，所述特征點(diǎn)為SIFT特征點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述特征點(diǎn)匹配單元包括 對(duì)應(yīng)子單元，用于將相鄰兩幅圖像中描述同一個(gè)特征的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來； 集合子單元，用于建立一個(gè)特征點(diǎn)對(duì)應(yīng)的集合。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述變焦參數(shù)計(jì)算單元包括第一計(jì)算子單元，用于依據(jù)匹配的特征點(diǎn)集合和前一幅圖像的內(nèi)參數(shù)，計(jì)算后一幅圖 像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度；第二計(jì)算子單元，用于依據(jù)所述后一幅圖像對(duì)應(yīng)的內(nèi)參數(shù)和光心的旋轉(zhuǎn)角度計(jì)算攝像 機(jī)變焦參數(shù)；優(yōu)化子單元，用于采用LM算法對(duì)所述變焦參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化； 光心旋轉(zhuǎn)子單元，用于將所述光心的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)于第一幅圖旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變焦鏡頭的標(biāo)定方法，包括標(biāo)定攝像機(jī)最短焦時(shí)的內(nèi)參數(shù)；獲取固定位置的攝像機(jī)通過變焦對(duì)戶外場(chǎng)景采集一組變焦圖像；分別對(duì)各兩兩相鄰的變焦圖像提取多個(gè)特征點(diǎn)，并對(duì)所述特征點(diǎn)進(jìn)行匹配；依據(jù)所述內(nèi)參數(shù)和匹配的特征點(diǎn)計(jì)算當(dāng)前攝像機(jī)的變焦參數(shù)。本發(fā)明無需采用標(biāo)志物，可以有效提高實(shí)施的便利性。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102110291SQ20091024392
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者謝宏 申請(qǐng)人:新奧特(北京)視頻技術(shù)有限公司