CN102737371B - 一种摄像机变焦曲线的标定方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种摄像机变焦曲线的标定方法，包括：使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样；提取采样图像中的特征信息；用可视化的方法显示采样位置，以达到对采样密度的控制；将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；获取平均后采样位置上的物理参数值。通过应用本发明实施例，使采样位置可视化，采样过程易于控制，避免曲线上某些位置采样过于稀疏；采用一个区间内求均值的方法，降低噪声对标定结果的影响；对两个变焦方向的采样值进行平均，减少空程对实际应用效果的影响。

Description

一种摄像机变焦曲线的标定方法和装置
技术领域
本发明涉及广播电视领域电视节目制播技术，特别涉及一种摄像机变焦曲线的标定方法和装置。
背景技术
在虚拟现实，增强现实等应用领域，常常需要对摄像机不同焦距值下所对应的物理参数进行标定。将焦距值(或相应的变焦脉冲)作为自变量，将待标定的某个物理参数作为因变量，就得到了一个对应关系.这个关系在几何上可表示成一条曲线，这就是所谓“变焦曲线”。变焦曲线的测定方法一般是先标定出物理参数的初值，再利用递推方法求出曲线上的其他焦距对应的数值。
在具体标定时，通常是以初值为起点，对标志物体在各个焦距之下进行拍摄，从拍摄的图像上提取特征信息，依次进行摄像机物理参数的计算。
这种处理方法有以下几个主要缺陷：
1、采样步长难以控制.很容易使得变焦曲线上某些位置采用过于稀疏，影响标定效果。
2、一般采用离线处理的方式，需要较大存储空间和较长的处理时间。
3、抗噪性差.个别采样点由于噪声的影响会产生严重偏离真实变焦曲线的情况。
4、受机械齿轮空程影响很大。变焦过程是通过变焦齿轮控制的，由于齿轮间的咬合存在机械上的空隙，因此齿轮在向不同方向旋转时，对应相同焦距值的齿轮位置会有一定偏差，这会使得在摄像机向两个不同方向变焦时对应的变焦曲线产生错位现象。
发明内容
本发明提供一种摄像机变焦曲线的标定方法和装置。通过改进变焦采样方法，使采样过程易于控制，避免曲线上某些位置采样过于稀疏；使用求均值的方法，减少噪声和空程对标定结果的影响。
为达到上述目的，本发明提供一种摄像机变焦曲线的标定方法，包括：
使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样；得到采样图像；
提取采样图像中的特征信息；
用可视化的方法显示采样位置；
通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；
获取平均后采样位置上的物理参数值。
另一方面，本发明还提供一种摄像机变焦曲线的标定装置，包括：
采样单元，使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样，得到采样图像；
提取单元，用于提取采样图像中的特征信息；
显示单元，用于用可视化的方法显示采样位置；
第一获取单元，用于通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；
第二获取单元，用于获取平均后采样位置上的物理参数值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、使采样位置可视化，采样过程易于控制，避免曲线上某些位置采样过于稀疏。
2、进行在线处理，节省存储空间和处理时间。
3、采用一个区间内求均值的方法，降低噪声对标定结果的影响。
4、对两个变焦方向的采样值进行平均，减少空程对实际应用效果的影响。
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为本发明实施例提供的一种摄像机变焦曲线的标定方法流程图；
图2为本发明实施例提供的一种摄像机变焦曲线的标定装置示意图；
图3为本发明实施例使用的“回”型标志物。
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，需要指出的是，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。
本发明实施例提供一种摄像机变焦曲线的标定方法，如图1所示，包括：
步骤S101、使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样，得到采样图像。
使用摄像机对着“回”型标志(如图3所示)，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样，且处理完上一幅图像后自动采集当前焦距值对应的图像。
在采样之前，用“张正友摄像机标定算法”在最短焦位置标定摄像机内参数k。
步骤S102、提取采样图像中的特征信息。
对于每幅图像，找到“回”型标志最外侧的四个角点，即特征信息。
步骤S103、用可视化的方法显示采样位置。
本步骤可以采用多种方法，例如：
画出焦距值(或者变焦脉冲)的采样区间，并将已采样的位置在所述采样区间中进行标识。
步骤S104、通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为小区间，
获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及其特征信息的平均值。
通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为若干小区间，对所述小区间中的采样点位置以及特征信息进行平均，得到新的平均后的采样位置和特征信息。
可以将采样区间平均划分为二百个小区间，在小区间内对采样的焦距值求代数平均值，作为小区间对应的脉冲值；并且对“回”型标志的对应顶点坐标求平均值，作为小区间对应的特征点。
步骤S105、获取平均后采样位置上的物理参数值。
用步骤S104所得到的结果进行参数的计算，得到平均后的采样点位置上的物理参数值。
可以将最短焦位置的摄像机内部参数k作为初值，利用“LM优化方法”，递推获取二百个平均脉冲值对应的内参数。
通过应用本发明实施例，使采样位置可视化，采样过程易于控制，避免曲线上某些位置采样过于稀疏；采用一个区间内求均值的方法，降低噪声对标定结果的影响；对两个变焦方向的采样值进行平均，减少空程对实际应用效果的影响。
本发明实施例还提供一种摄像机变焦曲线的标定装置，如图2所示，包括：
采样单元201，使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样，得到采样图像；
提取单元202，用于提取采样图像中的特征信息；
显示单元203，用于用可视化的方法显示采样位置；
第一获取单元204，用于将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；
第二获取单元205，用于通过调整采样位置的密度，获取平均后采样位置上的物理参数值。
其中，所述显示单元203还包括：
标识子单元2031，用于获取焦距值的采样区间，将已经采样的位置在区间上标识。
通过应用本发明实施例，使采样位置可视化，采样过程易于控制，避免曲线上某些位置采样过于稀疏；采用一个区间内求均值的方法，降低噪声对标定结果的影响；对两个变焦方向的采样值进行平均，减少空程对实际应用效果的影响。
本发明包括但不局限于以上描述的实施例，任何本领域的技术人员不需要付出创造性劳动就能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种摄像机变焦曲线的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样，得到采样图像；
提取所述采样图像中的特征信息；
用可视化的方法显示采样位置；
通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；
获取平均后采样位置上的物理参数值。
2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述用可视化的方法显示采样位置具体为：获取焦距值的采样区间，将已经采样的位置在区间上标识。
3.一种摄像机变焦曲线的标定装置，其特征在于，包括：
采样单元，用于使用摄像机对一标准参照物，反复推拉镜头进行拍摄，在整个变焦区间上进行多次采样；得到采样图像；
提取单元，用于提取采样图像中的特征信息；
显示单元，用于用可视化的方法显示采样位置；
第一获取单元，用于通过调整采样位置的密度，将所述变焦区间划分为小区间，获取所述小区间中的采样点的位置平均值以及特征信息的平均值；
第二获取单元，用于获取平均后采样位置上的物理参数值。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述显示单元还包括：
标识子单元，用于获取焦距值的采样区间，将已经采样的位置在区间上标识。
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