CN102194223B - 一种变焦镜头的畸变系数标定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变焦镜头的畸变系数标定方法，包括：采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数；依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。本发明可以以简单、快捷地对变焦镜头的畸变系数进行标定，尤其是保证在长焦距时的变焦镜头畸变系数的标定。

Description

一种变焦镜头的畸变系数标定方法及系统

技术领域

本发明涉及摄像机标定的技术领域，特别是涉及一种变焦镜头的畸变系数标定方法及一种变焦镜头的畸变系数标定系统。

背景技术

一般来说，镜头畸变(lens distortion)实际上是光学透镜固有的透视失真的总称，也就是因为透视原因造成的失真，这种失真对于照片的成像质量是非常不利的，毕竟摄影的目的是为了再现，而非夸张，但因为这是透镜的固有特性(凸透镜汇聚光线、凹透镜发散光线)，所以无法消除，只能改善。目前最高质量的镜头在极其严格的条件下测试，在镜头的边缘也会产生不同程度的变形和失真。

在电视节目制作中，尤其是在近年发展起来的虚拟演播室系统中，为尽可能完美地实现虚实结合，对于固定焦距的摄像机而言，一般可以采用张正友标定方法准确地将摄像机内参数和镜头的畸变系数标定出来。但是，在实际使用时，摄像机通常需要变焦，由于镜头多是由镜片组构成，此时不光镜头的内参数会改变，同时畸变系数也会随镜头焦距的变化而改变。如果针对每一个变焦值都采用张正友标定方法标定一遍畸变系数，显然会非常复杂和繁琐，此外，由于长焦距下图像被放得很大，一般用的标定板会看不全，如果放到很远又会模糊，所以张正友标定方法对于长焦距也很难实现。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种变焦镜头的畸变系数标定的方案，以简单、快捷地对变焦镜头的畸变系数进行标定，尤其是保证在长焦距时的变焦镜头畸变系数的标定。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种变焦镜头的畸变系数标定方法，以简单、快捷地对变焦镜头的畸变系数进行标定，尤其是保证在长焦距时的变焦镜头畸变系数的标定。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种变焦镜头的畸变系数标定方法，包括：

采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

优选的，所述变焦参数包括内参数矩阵中的焦距参数f_x，f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β；所述畸变系数为k₁，k₂。

优选的，所述获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数的步骤包括：

标定当前摄像机最短焦时的内参数f_x0，f_y0，以及，畸变系数k₀₁，k₀₂；

对摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β分别赋初值为0；

依据最短焦图像I₀的角点计算初始姿态矩阵参数R₀，T₀。

优选的，所述将在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数的步骤包括：

子步骤s1、从i＝1开始，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数代入以下公式，优化至收敛，得到变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2;$ 其中，x_i，n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；x_i，n′是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi，f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中，

$K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$

α_i，β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1，k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数；

子步骤s2、令i＝i+1，返回所述子步骤s1。

优选的，所述摄像机最短焦时的畸变系数采用张正友标定方法获得。

本发明实施例还公开了一种变焦镜头的畸变系数标定系统，包括：

图像采集处理模块，用于采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

初值确定模块，用于获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

目标值优化模块，用于将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

畸变曲线生成模块，用于依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

优选的，所述变焦参数包括内参数矩阵中的焦距参数f_x，f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β；所述畸变系数为k₁，k₂。

优选的，所述初值确定模块包括：

内参数标定子模块，用于标定当前摄像机最短焦时的内参数f_x0，f_y0，以及，畸变系数k₀₁，k₀₂；

赋值子模块，用于对摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β分别赋值为0；

姿态矩阵确定子模块，用于依据最短焦图像I₀的角点计算初始姿态矩阵参数R₀，T₀。

优选的，所述目标值优化模块包括：

LM优化算法子模块，用于从i＝1开始，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数代入以下公式，优化至收敛，得到变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2;$

其中，x_i，n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；x_i，n′是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi，f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中， $K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$ α_i，β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1，k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数；

迭代调用子模块，用于令i＝i+1后，调用LM优化算法子模块。

优选的，所述摄像机最短焦时的畸变系数采用张正友标定方法获得。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过从变焦值f_i-1下的摄像机参数出发，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数作为初始值，采用优化算法，经逐次迭代，分别估计出变焦值f_i下的摄像机参数，从而得到变焦图像的畸变系数，有了各个变焦值下的畸变系数后，就可以在任意变焦值下对需要渲染的三维模型应用畸变，使三维模型与镜头的畸变配合起来，给人更真实的感觉。本发明不仅简单、快捷，还可以进一步保证在长焦距时的变焦镜头畸变系数的标定

附图说明

图1是本发明的一种变焦镜头的畸变系数标定方法实施例的步骤流程图；

图2是本发明的一种变焦镜头的畸变系数标定装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，示出了本发明的一种变焦镜头的畸变系数标定方法实施例的步骤流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤101、采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

步骤102、获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

步骤103、将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

步骤104、依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

在实际中，在采集标志板的变焦图像之前，通常需要标定摄像机最短焦时的内参数，在本发明实施例中，还需要进一步标定摄像机最短焦时的畸变系数。所述摄像机最短焦时的内参数可以采用张正友提出的利用多幅平面模板标定摄像机所有内外参数的方法——平面标定法进行标定。在该方法中，摄像机内参数矩阵为：

$K=\left[\begin{array}{ccc}{f}_x& 0& u_0\\ 0& f_y& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

其中f_x＝f/dX，f_y＝f/dY，分别称为x轴和y轴上的归一化焦距；f是相机的焦距，dX和dY分别表示u轴和v轴上单位像素的尺寸大小。u₀和v₀则表示的是光学中心，即摄像机光轴与图像平面的交点，通常位于图像中心处，故其值常取分辨率的一半。

所述畸变系数同样可以张正友标定方法获得，由于涉及现有技术，本发明在此不赘述。在具体实现中，对于最短焦时畸变系数的取值，还可以直接取值为0。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下提供一种采集一组标志板的变焦图像的示例为：

已知摄像机的初始内参数矩阵K₁，此时拍摄到的图像为I₁。将世界坐标系设在摄像机初始光心的位置上，那么摄像机此时的旋转和平移都是0。固定摄像机，变焦之后，摄像机的光心将产生一个微小的旋转dR，此时摄像机的内参数矩阵为K₂，拍摄到的图像为I₂，以此类推，依据当前需求拍摄一组变焦图像。

一般而言，各幅变焦图像中标志板的角点至少为四个，本领域技术人员采用任一种角点识别方法都是可行的，如二值化图像后的连通域提取方法、找边缘直线求交点的方法等，本发明对此不作限制。

在本发明实施例中，所述变焦参数可以包括：内参数矩阵中的焦距参数f_x，f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β；畸变系数可以为k₁，k₂。

对于所述最短焦时的内参数f_x0，f_y0及畸变系数k₀₁，k₀₂的获得方法在本说明书上述部分均有说明；对于摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β，由于在变焦过程中变化很小，所以可以取初值为0；对于初始姿态矩阵参数R₀，T₀则可以依据最短焦图像的标志板角点定位(如四点定位法)获得。

假设某组变焦图像中的第i幅变焦图像，对应变焦值f_i。由于相邻两幅变焦图像的变焦差别很小，即f_i-1≈f_i，所以本专利发明人提出，从变焦值f_i-1下的摄像机参数出发，估计出变焦值f_i下的摄像机参数。由于每个变焦值f_i下只有一幅变焦图像，因此不可能直接由图像的映射关系得到摄像机参数，所以本发明采用迭代优化的办法，估计出当前变焦值下的参数。

具体而言，可以将在变焦值f_i-1下的摄像机参数作为初始值，采用LM(Levenberg-Marquardt)优化算法，对(f_xi，f_yi，α_i，β_i，k_i1，k_i2)这6个参数(变焦参数和畸变系数)进行优化至收敛，就可以得到变焦值f_i下的摄像机变焦参数和畸变系数。

更具体而言，所述优化的目标函数为：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2---\left(2\right)$

其中，x_i，n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；x_i，n′是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi，f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中， $K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$ α_i，β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1，k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数。

在具体实现中，如果摄像机的内外参数和畸变系数准确的话，x_i，n，x_i，n′这两个点的坐标应该重合。所以最小化目标函数ε，就是最小化标志板角点的投影误差。

其中，公式(2)中的投影变换函数x_i，n′(f_xi，f_yi，α_i，β_i，k_i1，k_i2)的具体形式如下：

假设标志板的角点在世界坐标系下为X_n，那么变换到第i幅变焦图像对应的摄像机坐标系下为：

X_i，n＝R₀X_n+T₀(4)

经过变焦光心修正后的坐标为：

X_i，n′＝dR_iX_i，n+dT_i＝dR_iR₀X_n+(dR_iT₀+dT_i)(5)

其中，

dR_i＝R_y(-α_i)R_x(-β_i)

dT_i＝-dR_i[0 0 f_i-f_i-1]^T(6)

Rx，Ry是Givens旋转。将X_i，n′归一化，得到归一化图像坐标(x，y)：

[x_i，n y_i，n 1]^T～X_i，n′(7)

然后应用畸变系数，得到畸变后的归一化图像坐标

最后投影到像平面上，得到带畸变的图像坐标：

可以理解，对于该目标函数，迭代参数f_xi，f_yi，k_i1，k_i2的初值就是f_x，i-1，f_y，i-1，k_i-1，1，k_i-1，2，而α_i，β_i的初值可以取α_i-1，β_i-1，也可以取0。

以此递推，有了第一幅变焦图像最短焦f₀下的摄像机参数作为初值，就可以依次优化出后续的变焦值f₁，f₂，…，f_i下对应的摄像机参数以及畸变系数。

把每一个变焦值下对应的畸变系数k1，k2分别连起来，即可形成畸变系数曲线。在具体实现中，若采样点不属于相应的变焦图像，还可以采用插值的方法生成畸变系数曲线。

当然，上述生成畸变系数曲线的方法仅仅用作示例，本领域技术人员根据实际情况采用任一种方法均是可行的，本发明对此无需加以限制。

在实际中，有了各个变焦值下的畸变系数后，就可以在任意变焦值下对需要渲染的三维模型应用畸变，使三维模型与镜头的畸变配合起来，给人更真实的感觉。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。

参考图2，示出了本发明的一种变焦镜头的畸变系数标定装置实施例的结构框图，具体可以包括以下单元：

图像采集处理模块201，用于采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

初值确定模块202，用于获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

目标值优化模块203，用于将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

畸变曲线生成模块204，用于依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

在本发明实施例中，所述变焦参数可以包括内参数矩阵中的焦距参数f_x，f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β；所述畸变系数为k₁， k₂。

作为本发明的一种优选实施例，所述初值确定模块可以包括以下子模块：

内参数标定子模块，用于标定当前摄像机最短焦时的内参数f_x0，f_y0，以及，畸变系数k₀₁，k₀₂；

赋值子模块，用于对摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α，β分别赋初值为0；

姿态矩阵确定子模块，用于依据最短焦图像I₀的角点计算初始姿态矩阵参数R₀，T₀。

作为另一种优选实施例，所述摄像机最短焦时的畸变系数也可以采用张正友标定方法获得。

在具体实现中，所述目标值优化模块可以包括以下子模块：

LM优化算法子模块，用于从i＝1开始，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数代入以下公式，优化至收敛，得到变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2;$

其中，x_i，n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；x_i，n′是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi，f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中， $K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$ α_i，β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1，k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数；

迭代调用子模块，用于令i＝i+1后，调用LM优化算法子模块。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明可以应用在虚拟演播室系统，以及，基于虚拟演播室系统进一步发展起来的虚拟体育系统中。

以上对本发明所提供的一种变焦镜头的畸变系数标定方法及一种变焦镜头的畸变系数标定装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (4)

1.一种变焦镜头的畸变系数标定方法，其特征在于，包括：

采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

所述变焦参数包括内参数矩阵中的焦距参数f_x,f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α,β；所述畸变系数为k₁,k₂；

所述获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数的步骤包括：

标定当前摄像机最短焦时的内参数f_x0，f_y0，以及，畸变系数k₀₁，k₀₂；

对摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α,β分别赋初值为0；

依据最短焦图像I₀的角点计算初始姿态矩阵参数R₀,T₀；

将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

所述将在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数的步骤包括：

子步骤s1、从i＝1开始，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数代入以下公式，优化至收敛，得到变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2;$

其中，x_i,n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；

x′_i,n是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi,f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中，

$K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$

α_i,β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1,k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数；

子步骤s2、令i＝i+1，返回所述子步骤s1；

依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述摄像机最短焦时的畸变系数采用张正友标定方法获得。

3.一种变焦镜头的畸变系数标定系统，其特征在于，包括：

图像采集处理模块，用于采集当前摄像机从最短焦开始变焦拍摄的一组标志板的变焦图像，并识别出各幅变焦图像中标志板的至少四个角点；

初值确定模块，用于获取最短焦图像I₀在变焦值f₀下的摄像机参数，所述摄像机参数包括变焦参数和畸变系数；

所述变焦参数包括内参数矩阵中的焦距参数f_x,f_y，摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α,β；所述畸变系数为k₁,k₂；

所述初值确定模块包括：

内参数标定子模块，用于标定当前摄像机最短焦时的内参数f_x0，f_y0，以及，畸变系数k₀₁，k₀₂；

赋值子模块，用于对摄像机光心在变焦过程中的偏移修正量参数α,β分别赋值为0；

姿态矩阵确定子模块，用于依据最短焦图像I₀的角点计算初始姿态矩阵参数R₀,T₀；

目标值优化模块，用于将所述在变焦值f₀下的摄像机参数作为初始值，逐次迭代计算出该组其它变焦图像分别在其对应变焦值下的摄像机参数，具体为，从i＝1开始，依据所述在变焦值f_i-1下的摄像机参数，以及，第i幅变焦图像的角点信息，计算所述变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数，直到计算出所有图像I_i对应的摄像机参数f_i；

所述目标值优化模块包括：

LM优化算法子模块，用于从i＝1开始，将在变焦值f_i-1下的摄像机参数代入以下公式，优化至收敛，得到变焦图像I_i在变焦值f_i下的摄像机参数：

$\mathrm{\ϵ}=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}{\left|\right|x_{i,n}-x_{i,n}^{\′}(f_{\mathrm{xi}},f_{\mathrm{yi}},{\mathrm{\α}}_i,{\mathrm{\β}}_i,k_{i1},k_{i2})\left|\right|}^2;$

其中，x_i,n是第i幅变焦图像上标志板的第n个角点的图像坐标；

x′_i,n是第i幅变焦图像上标志板第n个角点，在世界坐标系下的坐标投影到第i幅变焦图像上的图像坐标；f_xi,f_yi是第i幅变焦图像对应变焦值下的内参数矩阵K_i中的焦距参数，其中， $K_i=\left[\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xi}}& 0& u_0\\ 0& f_{\mathrm{yi}}& v_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$ α_i,β_i为摄像机光心在变焦过程中的平摇角度偏移修正量参数和俯仰角度偏移修正量参数；k_i1,k_i2是第i幅变焦图像对应变焦值下的畸变系数；

迭代调用子模块，用于令i＝i+1后，调用LM优化算法子模块；

畸变曲线生成模块，用于依据该组变焦图像的畸变系数生成畸变系数曲线。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述摄像机最短焦时的畸变系数采用张正友标定方法获得。