【技术实现步骤摘要】
一种远心双目立体视觉测量系统的通用性标定方法
本专利技术属于计算机视觉领域,尤其涉及对于远心双目立体视觉测量系统的通用性标定方法。
技术介绍
随着精密制造业的发展,对微小尺度的精密三维测量的发展也有着推进和需求。通过双目立体视觉测量系统建立三角测量关系是发展比较成熟的三维测量技术。相较于干涉测量方法例如全息干涉法,云纹法以及电子散斑干涉法(ESPI),该技术对光路设计的要求更简单且不需要防震。因此,该方法在许多领域都被大量采用。传统上,一个典型的双目立体视觉测量系统由两个一般的镜头组成。然而,对于微小尺度的三维测量光学系统之间的距离必须得很小。对于一般镜头来说一个主要问题是透视效应和镜头畸变,在很近的距离上,目标会产生畸变。相较于一般镜头,远心镜头的正交投影的特点有着许多优点,例如很小的镜头畸变,恒定的放大倍率,以及较大的景深。由于存在这些特点,所以由远心相机组成的双目立体视觉测量系统能够广泛应用到微小尺度的三维测量当中,例如微尺度目标的三维测量和重构,三维的数字图像相关等。当要使用立体视觉系统进行测量时,标定是核心的一个步骤。目前对于应用双目立体视觉进行测量的算法研究已经趋于成熟,所以测量的精度很大程度上取决于标定精度。一般而言,由于标定过程的在光学测量中的关键地位,对于小孔模型的立体相机标定已有了广泛的研究,并且也提出了很多标定方法。然而,对于远心光学系统的标定特别是在Z方向上并不是那么直接,因为远心系统会使得沿光轴方向上的变换并不敏感。因此,对于基于透视投影的小孔相机模型而构建的传统标定方法并不适用于远心双目立体视觉测量系统的标定。所以对于远心双目立 ...
【技术保护点】
一种远心双目立体视觉测量系统的通用性标定方法,标定的测量系统,包括远心相机A、远心相机B和数据处理计算机,所用到的标定板为随机圆点标定板,其特征在于,远心相机A、远心相机B固联安装,具有公共视场,即远心相机A的视角与远心相机B的视角有夹角,夹角范围0°~90°;数据处理计算机与远心相机A、远心相机B联通,实时同步采集两台远心相机的图像数据,并解算系统标定结果,随机圆点标定板是由一系列随机生成的,并已知其圆心坐标的圆点组成的平面标定板,固联安装是指远心相机A与远心相机B的相对位置固定;测量系统进行标定包括以下步骤:第一步,随机圆点标定板的识别1.1通过相关算法生成随机圆点标定板,得到其圆心在参考系下坐标,将随机圆点标定板打印并贴到平板上作为标定板;1.2将标定板置于两个相机公共视场下,通过计算机控制两个相机同时采图,变换标定板姿态,再进行采图,重复该过程,得到一系列标定图像;1.3对于每一张标定图像,在图像中进行椭圆检测,进而得到控制点的特征描述;1.4通过特征描述对圆点进行匹配,进一步得到单应矩阵的估计;在获得了最优特征匹配之后,就得到了三个圆点的中心坐标和其图像中对应的二次曲线的对应 ...
【技术特征摘要】
1.一种远心双目立体视觉测量系统的通用性标定方法,标定的测量系统,包括远心相机A、远心相机B和数据处理计算机,所用到的标定板为随机圆点标定板,其特征在于,远心相机A、远心相机B固联安装,具有公共视场,即远心相机A的视角与远心相机B的视角有夹角,夹角范围0°~90°;数据处理计算机与远心相机A、远心相机B联通,实时同步采集两台远心相机的图像数据,并解算系统标定结果,随机圆点标定板是由一系列随机生成的,并已知其圆心坐标的圆点组成的平面标定板,固联安装是指远心相机A与远心相机B的相对位置固定;测量系统进行标定包括以下步骤:第一步,随机圆点标定板的识别1.1通过相关算法生成随机圆点标定板,得到其圆心在参考系下坐标,将随机圆点标定板打印并贴到平板上作为标定板;1.2将标定板置于两个相机公共视场下,通过计算机控制两个相机同时采图,变换标定板姿态,再进行采图,重复该过程,得到一系列标定图像;1.3对于每一张标定图像,在图像中进行椭圆检测,进而得到控制点的特征描述;1.4通过特征描述对圆点进行匹配,进一步得到单应矩阵的估计;在获得了最优特征匹配之后,就得到了三个圆点的中心坐标和其图像中对应的二次曲线的对应,因此,单应矩阵H的初值估计可以简单地由式(2)通过DLT方法计算得到,其中,(a,b)和(u,v)分别表示生成的圆点和拍摄图像中的二次曲线的中心,单应矩阵H满足式(3)当得到单应矩阵H的初始估计之后,通过RANSAC方法可以得到一个更精确的单应矩阵,在应用这种标定板以及其对应的识别方法时,可以在存在明显遮挡,不均匀光照,大倾角甚至离焦情况下实现对控制点的全自动鲁棒的定位识别;第二步,单相机参数估计2.1由得到的单应矩阵的估计,确定单个相机在无畸变条件下的内外参数的近似解;2.2以上述近似解作为初值对相机参数,包含相机畸变,进行非线性优化得到单相机参数;第三步,系统结构参数标定3.1通过同时拍摄的两相机图像独立标定得到的单相机外参数对,根据式(6)-(9)计算得到一系列系统结构参数;针对远心相机立体视觉测量系统,系统结构参数为两个相机坐标之间的转换关系和其中可以通过在对单相机标定得到的RL和RR由式(5)直接计算得到将左相机坐标系作为世界坐标系并且将其Z方向的平移向量参数进行恢复,相机...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘海波,姚林伸,尚洋,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:湖南,43
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。