一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法及裝置的製作方法
2023-07-19 09:52:16
專利名稱：一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電視節目製作的技術領域，特別是涉及一種虛擬體育中的變焦鏡頭標 定方法及一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定裝置。
背景技術：
攝像機標定的目的是從攝像機獲取的圖像信息出發，計算三維空間中物體的幾何 信息，並由此重建和識別物體。而空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點 之間的相互關係，是由攝像機成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數就是標定參數。具 體而言，標定參數包括外參數和內參數，其中，外參數包括攝像機的位置、姿態等幾何信息， 內參數包括攝像機的焦距，主點、以及鏡頭變形參數等光學參數，用外參數和內參數來建立 空間中的任意點和其在圖像上的成像點之間的對應關係，這個過程就是攝像機標定的過 程。通常，空間中的任意點和其在圖像上的成像點之間的對應關係用小孔成像模型來描述。傳統的攝像機標定是在一定的攝像機模型下，基於特定的實驗條件，如形狀、尺寸 已知的標定物，經過對其進行圖像處理，利用一系列數學變換和計算方法，求取攝像機模型 的外參數和內參數。例如，現在標定變焦鏡頭，通常採用在牆上貼一個標誌板，然後對著標 志板變焦採圖，利用標誌板的坐標已知的條件，計算出攝像機鏡頭的變焦參數。這種方法， 從實施上來說會比較麻煩，如果在戶外嘈雜的環境中，利用圖像分析的方法尋找標誌板的 角點還有可能失敗。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法，無需採 用標誌物，以提高實施的便利性。為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方 法，包括標定攝像機最短焦時的內參數Kl ；獲取固定位置的攝像機通過變焦對戶外場景採集一組變焦圖像I ；從第一幅圖像開始，循環執行以下步驟直至最後一副圖像；步驟Si、選取相鄰的兩幅圖像Ih和Ii ；步驟S2、對所述兩幅圖像分別提取多個SIFT特徵點Xg以及Xi ；步驟S3、將所述SIFT特徵點進行匹配，建立特徵點集合il-i.
5步驟S4、依據匹配特徵點集合Ixm Xi),以及，前一幅圖像Ip1的攝像機參數
Kp1，計算後一幅圖像Ii對應的攝像機最短焦內參數Ki和光心的旋轉角度dR(a，β)；步驟S5、將光心旋轉角度都處理為相對於前一幅圖的旋轉，即獲得後一幅圖像的 攝像機變焦參數為ClRi = dRdR^!
且ClIi1 = I;步驟S6、令i = i+Ι，返回步驟Si。優選的，所述攝像機最短焦時的內參數採用張正友標定方法獲得。優選的，所述特徵點匹配為，將相鄰兩幅圖像中描述同一個特徵的點對應起來。優選的，在步驟S5之前，還包括採用LM算法對所述變焦參數進行優化。本發明實施例還公開了一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定裝置，包括內參數標定單元，用於標定攝像機最短焦時的內參數Kl ；變焦圖像獲取單元，用於獲取固定位置的攝像機通過變焦對戶外場景採集一組變 焦圖像I;循環控制單元，用於控制從第一幅圖像開始，針對相鄰兩幅圖像依次調用如下子 單元，直至最後一副圖像；相鄰圖像確定子單元，用於選取相鄰的兩幅圖像I"和Ii,特徵點提取子單元，用於對所述兩幅圖像分別提取多個SIFT特徵點χ"以及Xi ；特徵點匹配子單元，用於將所述SIFT特徵點進行匹配，建立特徵點集合
5計算子單元，用於依據匹配特徵點集合G Xi),以及，前一幅圖像Ip1的攝像
機參數IV1，計算後一幅圖像Ii對應的攝像機最短焦內參數Ki和光心的旋轉角度dR( α， β)；光心旋轉子單元，用於將光心旋轉角度都處理為相對於前一幅圖的旋轉，即獲得 後一幅圖像的攝像機變焦參數為ClRi = dRdRH且ClIi1 = I;循環點定位子單元，用於將i = i+Ι，返回所述相鄰圖像確定子單元。優選的，所述攝像機最短焦時的內參數採用張正友標定方法獲得。優選的，所述循環控制單元還用於在光心旋轉子單元之前調用優化子單元，用於採用LM算法對所述變焦參數進行優化。與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明不需要任何標誌物，只需採用攝像機對戶外自然場景拍攝一組變焦圖像， 然後對該組變焦圖像兩兩提取特徵點以進行匹配，基於匹配的特徵點及已知的攝像機最短焦 內參數就可以得到該鏡頭的變焦參數。這種方法可以以提高實施的便利性，十分簡便快捷。。
圖1是本發明的一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法實施例的步驟流程圖；圖2是本發明的一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定裝置實施例的結構框圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。參考圖1，示出了本發明的一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法實施例的步驟流 程圖，具體可以包括以下步驟步驟101、標定攝像機最短焦時的內參數Kl ；在實際中，所述攝像機最短焦時的內參數可以採用張正友提出的利用多幅平面模 板標定攝像機所有內外參數的方法——平面標定法進行標定。在該方法中，攝像機內參數 矩陣為
權利要求
1.一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法，其特徵在於，包括標定攝像機最短焦時的 內參數Kl ；獲取固定位置的攝像機通過變焦對戶外場景採集一組變焦圖像I ； 從第一幅圖像開始，循環執行以下步驟直至最後一副圖像； 步驟Si、選取相鄰的兩幅圖像Ih和Ii ； 步驟S2、對所述兩幅圖像分別提取多個SIFT特徵點以及Xi ；步驟S3、將所述SIFT特徵點進行匹配，建立特徵點集合ι步驟S4、依據匹配特徵點集合·(Xm ^ Xi] 』以及，前一幅圖像。的攝像機參數Kp1，計算後一幅圖像Ii對應的攝像機最短焦內參數Ki和光心的旋轉角度dR( α，β)；步驟S5、將光心旋轉角度都處理為相對於前一幅圖的旋轉，即獲得後一幅圖像的攝像 機變焦參數為ClRi = dRdRH 且 ClR1 = I ；步驟S6、令i = i+Ι，返回步驟Si。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述攝像機最短焦時的內參數採用張正友 標定方法獲得。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述特徵點匹配為，將相鄰兩幅圖像中描述 同一個特徵的點對應起來。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，在步驟S5之前，還包括 採用LM算法對所述變焦參數進行優化。
5.一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定裝置，其特徵在於，包括 內參數標定單元，用於標定攝像機最短焦時的內參數Kl ；變焦圖像獲取單元，用於獲取固定位置的攝像機通過變焦對戶外場景採集一組變焦圖 像I ；循環控制單元，用於控制從第一幅圖像開始，針對相鄰兩幅圖像依次調用如下子單元， 直至最後一副圖像；相鄰圖像確定子單元，用於選取相鄰的兩幅圖像Ih和Ii,特徵點提取子單元，用於對所述兩幅圖像分別提取多個SIFT特徵點以及Xi ；特徵點匹配子單元，用於將所述SIFT特徵點進行匹配，建立特徵點集合，計算子單元，用於依據匹配特徵點集合 Xi],以及，前一幅圖像。的攝像機參數IV1，計算後一幅圖像Ii對應的攝像機最短焦內參數Ki和光心的旋轉角度dR(a，β)；光心旋轉子單元，用於將光心旋轉角度都處理為相對於前一幅圖的旋轉，即獲得後一 幅圖像的攝像機變焦參數為dRj = dRdRH 且 ClR1 = I ；循環點定位子單元，用於將i = i+Ι，返回所述相鄰圖像確定子單元。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述攝像機最短焦時的內參數採用張正友 標定方法獲得。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述循環控制單元還用於在光心旋轉子單 元之前調用優化子單元，用於採用LM算法對所述變焦參數進行優化。
全文摘要
本發明公開了一種虛擬體育中的變焦鏡頭標定方法，包括標定攝像機最短焦時的內參數；獲取固定位置的攝像機通過變焦對戶外場景採集一組變焦圖像；從第一幅圖像開始，循環執行以下步驟直至最後一副圖像；步驟S1、選取相鄰的兩幅圖像；步驟S2、對所述兩幅圖像分別提取多個SIFT特徵點；步驟S3、將所述SIFT特徵點進行匹配，建立特徵點集步驟；S4、依據匹配特徵點集合，以及，前一幅圖像的攝像機參數，計算後一幅圖像對應的攝像機最短焦內參數和光心的旋轉角度；步驟S5、將光心旋轉角度都處理為相對於前一幅圖的旋轉，即獲得後一幅圖像的攝像機變焦參數；步驟S6、令i＝i+1，返回步驟S1。本發明無需採用標誌物，可以有效提高實施的便利性。
文檔編號G06T7/00GK102110292SQ20091024393
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者謝宏 申請人:新奧特(北京)視頻技術有限公司