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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：本发明是一种基于多介质的水下相机标定方法，包括如下步骤：步骤1固定相机与标定板之间的位置；步骤2采集标定板数据；步骤3对数据进行标定；步骤4确定光线在相邻不同介质之间折射的方向向量；步骤5根据折射光线的共面性约束，获取水下相机折射面的法线大小；步骤6计算相机旋转轴的方向向量；步骤7计算相机的旋转角；步骤8将相机成像面进行旋转，使得旋转之后的机成像平面与折射平面相平行；步骤9在步骤8进行相机旋转之后，推导空气中和水中相机的内参之间的数学关系。本发明首先通过光在不同介质之间折射关系，将相机的成像面进行旋转，使得旋转后的成像面平行于折射平面，接着使用逐像素标定，确定折射前后相机内参的关系。

主权项：1.一种基于多介质的水下相机标定方法，其特征在于：所述水下相机标定方法包括如下步骤：步骤1：固定相机与标定板之间的位置；步骤2：分别在空气中和多介质中采集标定板数据；步骤3：对采集的数据进行标定；步骤4：根据Shell定律确定光线在相邻不同介质之间折射的方向向量，记为vi；步骤5：折射前后光线的方向向量为v1和v2，根据折射光线的共面性约束，获取水下相机折射面的法线大小n；步骤6：在步骤5的基础上，计算相机旋转轴的方向向量m；步骤7：在步骤5的基础上，计算相机的旋转角步骤8：考虑步骤6和步骤7后，将相机成像面进行旋转，使得旋转之后的机成像平面与折射平面相平行；步骤9：在步骤8进行相机旋转之后，推导空气中和水中相机的内参之间的数学关系，所述步骤9中，真实相机的位置为C，将相机沿着光轴进行平移，未考虑折射时相机的位置为C1，忽略水的存在相机位置为C2，相机光轴与介质表面的交点分别为A，D，折射光线与介质表面的交点分别为B和E，折射光线与介质表面的折射角为θi，将空气和玻璃之间的折射使用透视投影的方式，空气中和水中相机的内参之间的数学关系推导过程为：步骤9-1：讨论空气和玻璃之间的折射情况：对于空气-玻璃，通过相似三角形的原理，推导出: 对于普通的工业相机，近似的得到：tanθ～sinθ～θ 其中：n1为空气中的折射率，默认为1；n2为玻璃的折射率；n3为水的折射率；相机C和忽略水的存在相机C2有相同的视野，对于折射点B在两个相机中有着相同的像素值，其主点也相同，所以： 步骤9-2：对于玻璃-水，通过对步骤9-1的分析，得到： 根据式和得到fc1与f的关系，即真实相机与虚拟相机之间的关系：fw＝nwfa其中：fw是相机在水中的焦距，fa是相机在空气中的焦距，nw是水的折射率。

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