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龙图腾网获悉中国人民解放军63660部队申请的专利一种基于双灭点的相机焦距及姿态标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN116012465B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310046595.3，技术领域涉及：G06T7/80；该发明授权一种基于双灭点的相机焦距及姿态标定方法是由郭凯;纪斌元;董雪丰;李旭阳;张众森;田野设计研发完成，并于2023-01-31向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于双灭点的相机焦距及姿态标定方法在说明书摘要公布了：本发明提出了一种基于相机位置和双灭点的相机焦距及姿态标定方法，属于计算机视觉、SLAM、摄影测量技术领域。本发明只需要知道空间中两组平行线，测量相机位置和平行线的单位方向向量，拍摄平行线特征图像，得到在相机中的成像关系，并提取对应的灭点。利用相机坐标系下两条直线间的夹角等于两组平行线的单位方向向量间的夹角这一重要几何现象，建立了一种快速求解相机焦距的方法，最后将单位方向向量的对应关系转换为具有同一原点下两个坐标系间的空间点对应关系对相机姿态进行求解。本发明减少了相机标定时所需灭点的数量，缩短了标定时间，具有唯一解，且可同时求解焦距和姿态等优点。

本发明授权一种基于双灭点的相机焦距及姿态标定方法在权利要求书中公布了：1.一种基于双灭点的相机焦距及姿态标定方法，其特征在于，包括如下步骤： 设空间中有两组平行线Lii＝1,2，其单位方向向量在世界坐标系Sw1Ow_XwYwZw下已知，同时，相机位置Oc在世界坐标系Sw1下也为已知，假设两组平行线均含有两条3D直线，表示为Li-jj＝1,2，在像平面上对应的成像表示为li-j； 步骤1、相机焦距的标定 在相机坐标系Sc1Oc_XcYcZc下，3D直线Li-j的单位方向向量表示为di_c＝di-xdi-ydi-z，di未知；任意一个3D点Pi-jpi-jxpi-jypi-jz位于3D直线Li-j上，Pi-j未知，3D直线Li-j表示为： Li-j＝Pi-j+ki-j·di_c1 其中，ki-j为任意尺度因子，图像中灭点为空间中无穷远处的3D点的成像；假设这些3D点能够看见，并表示为Pv1,Pv2，根据公式1，Pv1,Pv2坐标表示为： 其中，kv1，kv2为对应的尺度因子，均为无穷大，Pv1,Pv2在像平面上的成像表示为pv1,pv2； 世界坐标系Sw1下直线OcPv1和OcPv2的单位方向向量表示为 假设α不仅是世界坐标系Sw1下直线OcPv1和OcPv2的夹角，也是相机坐标系Sc1下Ocpv1和Ocpv2的夹角，α的计算过程如下： 由此获知夹角α为相机坐标系下两组平行线单位方向向量间的夹角，进而和该两组平行线单位方向向量间的夹角相等，因此夹角α已知；在相机坐标系Sc1下，直线Ocpv1和Ocpv2的方向向量表示为 其中，f为焦距，单位为像素；根据夹角α的性质，得到 令cosα＝m1，u1-vp·u2-vp+v1-vp·v2-vp＝m2， 则公式6简化为 此时，将f2视作一个未知参数，则上述方程为一个一元二次方程； 根据f＞0，f2＞0，获得f的唯一解，相机焦距的标定完成； 步骤2、相机姿态的标定 采用标准针孔相机模型，得到直线Li-j在图像中的映射li-j如下： 其中，f为焦距，如果ki-j趋于无穷且di-z不为零，该映射为灭点且其表达式为 灭点的表达式由相机坐标系下对应平行线的方向向量和焦距决定； 通过特征提取，在图像中得到直线li-j的表达式，从而获得图像中两条直线的表达式，这两条直线的交点即为灭点位置，因此灭点的坐标ui-vpvi-vp为已知，根据公式9，得到灭点对应的3D直线在相机坐标系下的方向向量为 则相机坐标系下的单位方向向量表示为 平行线在相机坐标系下的单位方向向量由对应的灭点计算获得，则相机坐标系Sc1下单位方向向量di_c为已知；作为输入，世界坐标系Sw1下对应平行线的单位方向向量di_w也为已知；根据刚体变换，得到 di_c＝Rw-c·di_w12 其中，Rw-c为世界坐标系Sw1和相机坐标系Sc1间的旋转矩阵，为姿态标定的待求参数； 公式12和传统的坐标系间的转换关系如下： Pc＝Rw-c·Pw+t13 公式13的意义为：在世界坐标系Sw1下，一个3D点Pw通过旋转矩阵Rw-c和平移向量t，能够转换为相机坐标系Sc1下的一个3D点Pc； 如果令t＝0，世界坐标系和相机坐标系有共同的原点，且令 则公式12和13相同；公式12为平移向量为零时3D点间的转换关系，并且3D点的坐标为对应的单位方向向量的值； 为了实现上述平移向量为零时3D点间的转换，需要建立一个新的世界坐标系和两个虚拟3D点； 建立新的世界坐标系Sw2Ow2_Xw2Yw2Zw2，其平行于原世界坐标系Sw1；世界坐标系Sw2的原点位于相机位置Oc，得到这两个世界坐标系间的转换关系如下： Sw2＝Sw1-Oc15 根据两个单位方向向量的值，在世界坐标系Sw1下和相机坐标系Sc1下分别建立两个虚拟空间点空间点Pwi和Pci，i＝1,2； Pwi和Pci转换关系如下： Pci＝Rw-c·Pwi16 这里，Rw-c既为世界坐标系Sw2和相机坐标系Sc1间的旋转矩阵，也是世界坐标系Sw1和相机坐标系Sc1间的旋转矩阵；下面，利用这两个虚拟空间点来估计旋转矩阵Rw-c，即相机姿态； 建立新的世界坐标系Sw3Ow3_Xw3Yw3Zw3和新的相机坐标系Sc2Oc2_Xc2Yc2Zc2，这两个坐标系在空间中重合，且他们的原点位于相机位置Oc，新的相机坐标系Sc2各坐标轴的表达式为 相机坐标系Sc2、Sc1间的转换为 新的世界坐标系Sw3各坐标轴的表达式为 世界坐标系Sw3、Sw2间的转换为 坐标系Sc2Oc2_Xc2Yc2Zc2和Sw3Ow3_Xw3Yw3Zw3为同一坐标系；由此得到原始世界坐标系Sw1和相机坐标系Sc1的关系如下： 由此，相机姿态标定完成。

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