CN101686406A - 一种标定参数的获取方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种标定参数的获取方法和装置，所述标定参数的获取方法包括：利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；计算所述摄像机的外部参数；对摄像机的内部参数和外部参数进行优化，存储优化后的参数，作为标定参数。通过本发明实施例提供的方法，可以提高摄像机跟踪的精确度，使重新渲染的虚拟场景和真实场景的变化保持一致。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种标定参数的获取方法和装置。
背景技术
虚拟演播室系统(The Virtual Studio System，VSS)是近年来随着计算机技术的飞速发展和色键技术的不断改进而出现的一种新的电视节目制作系统。
典型的虚拟演播室系统是由摄像设备、摄像机位置参数分析和控制、图形计算机、背景材料库和图像合成等设备组成。虚拟演播室节目制作系统构成的简单框图如图1所示。
演员在蓝背景中由真实摄像机拍摄，而如图1所示的包括图形计算机和素材库的背景图像记录及生成系统称为虚拟摄像机。真实的摄像机和虚拟的摄像机始终是绑定的。因此，需要确定真实摄像机的位置参数，包括真实摄像机在演播室中的空间位置、摄像机的运动参数和摄像机镜头设置参数。其中，摄像机的运动参数包括倾斜、转动和翻转等参数，摄像机的镜头设置参数包括变焦、聚焦和光圈等参数。
所有这些数据都被送入计算机中进行分析，实时生成与前景图像保持正确透视关系的背景图像。然后，前景图像(包括演员、真实场景和道具)与计算机生成的背景图像通过色键控制器进行天衣无缝的合成。输出的图像可以直接播出或记录在存储媒介上。
无论是早期的二维虚拟演播室系统还是如今最先进的三维虚拟演播室系统，其核心技术都离不开摄像机跟踪和图形渲染这两点。摄像机跟踪的精确度决定了整套虚拟演播室系统的制作质量优劣。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：摄像机跟踪的精确度差，虚拟演播室系统的制作质量欠佳。
发明内容
本发明实施例提供一种标定参数的获取方法和装置，以提高摄像机跟踪的精确度，使重新渲染的虚拟场景和真实场景的变化保持一致。
为达到上述目的，本发明实施例提供一种标定参数的获取方法，包括：
利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；
计算所述摄像机的外部参数；
对摄像机的内部参数和外部参数进行优化，存储优化后的参数，作为标定参数。
其中，利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数具体包括：
利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标，通过双平面标定方法或线性标定方法计算所述摄像机的内部参数。
其中，计算所述摄像机的外部参数具体包括：
通过双平面标定方法或线性标定方法，计算所述摄像机的外部参数。
其中，所述摄像机的内部参数包括摄像机的光学和几何学特性，焦距，比例因子和镜头畸变。
所述摄像机的外部参数包括：摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向。
本发明实施例还提供一种标定参数的获取装置，包括：
内部参数计算模块，用于利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；
外部参数计算模块，用于计算所述摄像机的外部参数；
参数优化模块，用于对摄像机的内部参数和外部参数进行优化；
参数存储模块，用于存储优化后的参数作为标定参数。
其中，所述内部参数计算模块具体包括：
第一获取子模块，用于获取标定板的参照点；
第二获取子模块，用于获取所述标定板的空间坐标；
计算子模块，用于通过双平面标定装置或线性标定装置计算所述摄像机的内部参数。
所述计外部参数计算模块通过双平面标定装置或线性标定装置，计算所述摄像机的外部参数。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：本发明实施例利用标定板的参照点和该标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数和外部参数，然后对摄像机的内部参数和外部参数进行优化，存储优化后的参数，作为标定参数。通过本发明实施例提供的技术方案，在真实摄像机的焦距发生改变时，虚拟摄像机的焦距也能做相应的改变，提高了摄像机跟踪的精确度，可以使重新渲染的虚拟场景能够和真实场景的变化保持一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中虚拟演播室节目制作系统构成的简单框图；
图2是本发明实施例中标定参数的获取方法的流程图；
图3是本发明实施例中标定参数的获取装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
摄像机标定参数的获取可以归结为通过已知足够多的点的世界坐标和相应的图像坐标确定摄像机的内部参数，外部参数以及畸变参数的过程
如图2所示，为本发明实施例标定参数的获取方法的流程图，具体包括：
步骤S201，利用标定板上的参照点和标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数。
其中，该摄像机的内部参数包括摄像机的光学和几何学特性，焦距，比例因子和镜头畸变等。镜头畸变参数的取值根据经验确定，其数量级一般为10-4～10-1。
步骤S202，计算摄像机的外部参数。
其中，该摄像机的外部参数包括摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向，如旋转和平移。
在利用标定板上的参照点和标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数时，以及在计算摄像机的外部参数时，可以采用双平面标定方法、线性标定方法等方法。
步骤S203，对摄像机的内部参数和外部参数进行优化，存储优化后的参数，作为标定结果。
在对摄像机的内部参数和外部参数进行优化时，可以采用蚁群算法，此外，根据标定板上的参照点的图像坐标测量值与图像坐标的期望值的距离生成目标评价函数，对优化结果进行评价。
本发明实施例提出了一种标定参数的获取方法，在真实摄像机的焦距发生改变时，虚拟摄像机的焦距也能做相应的改变，提高了摄像机跟踪的精确度，可以使重新渲染的虚拟场景能够和真实场景的变化保持一致。
如图3所示，为本发明实施例标定参数的获取装置的示意图，具体包括：
内部参数计算模块310，用于利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；其中，该摄像机的内部参数包括摄像机的光学和几何学特性，焦距，比例因子和镜头畸变等。镜头畸变参数的取值根据经验确定，其数量级一般为10-4～10-1。
外部参数计算模块320，用于计算所述摄像机的外部参数；其中，该摄像机的外部参数包括摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向，如旋转和平移。在利用标定板上的参照点和标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数时，以及在计算摄像机的外部参数时，可以采用双平面标定装置、线性标定装置等装置。
参数优化模块330，用于对摄像机的内部参数和外部参数进行优化；在对摄像机的内部参数和外部参数进行优化时，可以采用蚁群算法，此外，根据标定板上的参照点的图像坐标测量值与图像坐标的期望值的距离生成目标评价函数，对优化结果进行评价。
参数存储模块340，用于存储优化后的参数作为标定参数。
上述内部参数计算模块310具体包括：
第一获取子模块3101，用于获取标定板的参照点；
第二获取子模块3102，用于获取所述标定板的空间坐标；
计算子模块3103，用于通过双平面标定装置或线性标定装置计算所述摄像机的内部参数。
本发明实施例提出了一种标定参数的获取装置，在真实摄像机的焦距发生改变时，虚拟摄像机的焦距也能做相应的改变，提高了摄像机跟踪的精确度，可以使重新渲染的虚拟场景能够和真实场景的变化保持一致。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1、一种标定参数的获取方法，其特征在于，包括：
利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；
计算所述摄像机的外部参数；
对摄像机的内部参数和外部参数进行优化，存储优化后的参数，作为标定参数。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数具体包括：
利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标，通过双平面标定方法或线性标定方法计算所述摄像机的内部参数。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述摄像机的外部参数具体包括：
通过双平面标定方法或线性标定方法，计算所述摄像机的外部参数。
4、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述摄像机的内部参数包括摄像机的光学和几何学特性，焦距，比例因子和镜头畸变。
5、如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述摄像机的外部参数包括：摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向。
6、一种标定参数的获取装置，其特征在于，包括：
内部参数计算模块，用于利用标定板的参照点和所述标定板的空间坐标计算摄像机的内部参数；
外部参数计算模块，用于计算所述摄像机的外部参数；
参数优化模块，用于对摄像机的内部参数和外部参数进行优化；
参数存储模块，用于存储优化后的参数作为标定参数。
7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述内部参数计算模块具体包括：
第一获取子模块，用于获取标定板的参照点；
第二获取子模块，用于获取所述标定板的空间坐标；
计算子模块，用于通过双平面标定装置或线性标定装置计算所述摄像机的内部参数。
8、如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计外部参数计算模块通过双平面标定装置或线性标定装置，计算所述摄像机的外部参数。
Priority Applications (1)
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| CN200810223256A CN101686406A (zh) | 2008-09-28 | 2008-09-28 | 一种标定参数的获取方法和装置 |
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Publications (1)
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| CN101686406A true CN101686406A (zh) | 2010-03-31 |
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2008
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Open date: 20100331 |