基于单目全向图像序列的高精度视觉自定位研究

)：全向摄像机对于摄像机定位有着特殊的应用价值，这是因为全向摄像机具有较大的视场角，很可能得到足够多均匀分布在图像上的对应点，因此可以得到准确的运动参数，与针孔透视摄像机相比具有明显的优越性。但全向摄像机的成像过程比较复杂，图像分辨率不均匀以及图像特征较难提取等因素使得对全向摄像机的定位过程相对传统摄像机要复杂和困难。已有视觉定位算法或系统仅能适用于无畸变或畸变很小的镜头，不适用于含有大畸变的全向摄像机，因而需要对全向摄像机的定位问题进行专门研究。本项目旨在为单光心全向摄像机提供高精度的视觉定位方法，并研究面向高精度视觉定位问题的全向摄像机标定以及在标定和定位过程中必备的点、线图像特征提取和匹配，分析算法的鲁棒性，明确算法的局限性与适用范围，为实际应用提供理论根据。

全向摄像机对于摄像机定位有着特殊的应用价值，这是因为全向摄像机具有较大的视场角，很可能得到足够多均匀分布在图像上的对应点，因此可以得到准确的运动参数，与针孔透视摄像机相比具有明显的优越性。本项目提出了适用于全向摄像机的多项式畸变校正模型，研究了多项式模型中的畸变参数和全向摄像机内参数之间的约束关系，并基于此约束提出了全向相机和普通相机混合系统的内参数自动标定和高精度相机定位方法；基于一维标定物满足的交比不变量和多项式畸变校正模型，研究了基于一维标定物的全向摄像机标定和定位方法。该方法很适合用于多个全向摄像机的高精度定位；基于空间中直线的反射折射图像对摄像机参数产生的约束，研究了直线的像二次曲线图像特征提取和基于空间直线的标定算法，并对算法的鲁棒性和不确定性进行了分析。在应用方面，在项目研究多相机高精度定位的基础上，研究了三维步态运动获取和分析系统，可为医疗康复等领域提供科学的数据基础和辅助分析工具。