欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2017111664298
申请人: 韶关学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:用相机在不同高度处对标定板拍摄多组图像,根据张正友标定法获得每组图像的内参矩阵K,将多组内参矩阵K对应的数据组成数据集Y;

步骤2:从数据集Y中随机抽取k个样本,作为稀疏字典D的原子,并初始化编码矩阵X,确定稀疏度L,设置稀疏编码误差ε;

步骤3:固定稀疏字典,求取每个样本的稀疏编码;

步骤4:采用稀疏字典方法,逐列更新稀疏字典D和编码矩阵X;判断迭代误差是否收敛,若是,进行步骤5,若否,回到步骤3;

步骤5:用相机对标定板拍摄一张图像,求解稀疏系数x,利用稀疏系数x以及步骤4中得到的稀疏字典D,求出相机的内参矩阵K和外参矩阵;

步骤6:求解畸变系数,利用步骤5中得到的内参矩阵K和外参矩阵,进行极大似然估计,得到畸变系数和内参矩阵K的最优解;判断迭代误差是否收敛,若是,结束标定,若否,重新执行步骤6。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤1中,用相机在不同高度处对标定板拍摄多组图像,根据张正友标定法获得每组图像的内参矩阵K,每组内参矩阵K根据以下公式求出相应的式:b=[B11,B12,B22,B13,B23,B33]T,矩阵B由内参矩阵K获得:

将每组得到的式记录为列向量yi,多组列向量yi组成数据集Y。

3.根据权利要求2所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤2中,将编码矩阵X初始化为0矩阵,取稀疏度L=2,设置稀疏编码误差ε=1e-6。

4.根据权利要求3所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤3中,求取每个样本的稀疏编码,编码过程采用以下公式:D,X=arg minD,X{||x||0},

st.||Y-DX||2≤ε。

5.根据权利要求4所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:步骤3具体包括以下步骤:步骤31:稀疏字典D=[d1,d2,d3,d4,d5,d6],输入样本y,令稀疏字典的原子为di,i=1,2,

3,4,5,6,从di中找出与向量y最近的向量,即分别计算点乘di·y,找出最大值所对应的原子dmax1;

步骤32:将原子dmax1作为第一个原子,令编码向量为:x1=(0,a,0,0,0),a为未知参数;

步骤33:按照以下公式,采用求解最小二乘法的方法求解系数ay-a*dmax1=0;

步骤34:利用x1与dmax1相乘重构出数据,并计算残差向量y’:y’=y-a*dmax1

判断残差向量y’的模长是否满足稀疏编码误差ε,若是,则进行步骤4,若否,则进行步骤35;

步骤35:计算剩余的稀疏字典的原子di与残差向量y’的最近的向量,即分别计算点乘di·y’ ,找出最大值所对应的原子dmax2,作为第二个原子,令新的编码向量为:x2=(0,a,c,0,0),a、c为未知参数;

步骤36:按照以下公式,采用求解最小二乘法的方法求解系数a和cy-a*dmax1-c*dmax2=0;

步骤37:更新残差向量y’:

y’=y-a*dmax1-c*dmax2

判断残差向量y’的模长是否满足稀疏编码误差ε,若是,则进行步骤4,若否,则继续循环。

6.根据权利要求5所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤4中,采用稀疏字典方法,逐列更新稀疏字典D和编码矩阵X,即当更新第k列原子的时候,其它的原子固定不变;令当前要更新第k个原子为dk,令编码矩阵X对应的第k行为xk,则目标函数为:使用奇异值分解法分解矩阵Ek,得到最大奇异值所对应的正交单位向量,作为新的dk,将最大奇异值所对应的特征向量与该最大奇异值相乘以更新xk;判断迭代误差是否收敛,若是,进行步骤5,若否,回到步骤3。

7.根据权利要求6所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤5中,用相机对标定板拍摄一张标定板图像,根据张正友标定法数学模型,求解系数矩阵V;将步骤4中得到的稀疏字典D代入VDx=0,求解稀疏系数x;利用求解得到的稀疏系数x以及稀疏字典D,根据b=Dx求解b;将求解得到的b代入以下公式,以求出内参矩阵K:b=[B11,B12,B22,B13,B23,B33]T,根据内参矩阵K,代入张正友标定法数学模型,求出外参矩阵,所述外参矩阵包括旋转矩阵R和平移矩阵T。

8.根据权利要求7所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤6中,根据以下等式,求解畸变系数k1和k2:令一张标定板图像的角点数量为z,每个角点得到一个该等式,一共得到2z个该等式,采用最小二乘法求解线性方程组,得到解k1和k2;其中,(u,v)为理想无畸变的像素坐标,为对应实际观测到的带畸变的像素坐标,(u0,v0)为主点坐标,(x,y)为理想无畸变的归一化图像坐标。

9.根据权利要求8所述的基于稀疏字典的相机标定方法,其特征在于:在步骤6中,利用求解得到的畸变系数,以及步骤5中得到的内参矩阵K和外参矩阵,进行极大似然估计,即通过最小化以下函数来估计内参矩阵K的完整集,以得到畸变系数和内参矩阵K的最优解:其中,像素坐标mij=[u v 1]T,世界三维坐标Mj=[X Y 1]T,R为旋转矩阵,T为平移矩阵,n为标定板图像数量,取n=1,z为一张标定板图像的角点数量。