一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法技术

本发明专利技术提供一种基于立体视觉数学模型的考虑内参中多因素的世界坐标系下空间点三维坐标的高精度求解方法。本发明专利技术基于双目立体视觉系统，在标定得出双目立体视觉系统中左右相机参数初始参数后，通过图像重投影误差最小化原则对相机参数进行迭代优化，得到左相机内参不等焦距、右相机内参不等焦距以及左、右相机坐标系相机光轴在左、右图像坐标系中的偏移量。对同一目标点进行拍摄，通过优化后的左右相机参数提高恢复目标点三维信息的精度。并建立左图像坐标系与世界坐标系间关系、建立右相机坐标系与世界坐标系间关系、建立右图像坐标系与右相机坐标系间关系，通过左图像坐标系、右图像坐标系、世界坐标系、右相机坐标系间关系，实现空间点三维坐标的高精度求解。

【技术实现步骤摘要】
一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法
本专利技术涉及摄影测量的三维重建
，具体涉及一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法。
技术介绍
摄影测量技术广泛用于人工智能、视觉测量和机器人技术。视觉测量双目三维重建包括图像采集，摄像机标定，图像矫正，图像特征提取和匹配，三维点计算等过程。摄像机标定有典型的介于传统标定和自标定之间棋盘格标定法；针对非线性畸变，可以引入反映畸变影响的修正参数，然后基于控制点或其他方法求解修正系数来对图像进行校正；特征提取和匹配典型的如sift点的提取和匹配算法。通过以上过程得出空间三维点在图像平面上的投影坐标。作为三维重建最后一步，三维点的计算在双目立体视觉系统中通常采用基于视差方法求解，它是利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。但在两个相机位置摆放不做特别要求时，尤其是平视双目立体视觉系统中由于操作关系两个相机上下位置差异较大时，使用校正矩阵使相机两平面完全行对准后，基于视差和重投影矩阵求解的方法有时无法高精度求解空间点三维坐标，尤其是深度方向信息。刘洪霞等人专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法，该方法基于双目立体视觉系统，包括：S1、通过标定得出双目立体视觉系统中左相机和右相机的初始的相机参数；S2、根据图像重投影误差最小化原则对相机的相机参数进行优化，分别得到所述左相机和所述右相机的最终的相机参数；S3、通过所述双目立体视觉系统在同一时刻拍摄目标点，并得到匹配后的所述目标点在左相机拍摄的左图像中的坐标点(XL，YL)，以及得到匹配后的所述目标点在右相机拍摄的右图像中的坐标点(XR，YR)；S4、根据摄像机透视变换模型建立左图像坐标系OL‑XLYL与世界坐标系O‑xyz间关系，若比例因子为SL，根据所述左相机和所述右相机的相机参数...

【技术特征摘要】
1.一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法，该方法基于双目立体视觉系统，包括：S1、通过标定得出双目立体视觉系统中左相机和右相机的初始的相机参数；S2、根据图像重投影误差最小化原则对相机的相机参数进行优化，分别得到所述左相机和所述右相机的最终的相机参数；S3、通过所述双目立体视觉系统在同一时刻拍摄目标点，并得到匹配后的所述目标点在左相机拍摄的左图像中的坐标点(XL，YL)，以及得到匹配后的所述目标点在右相机拍摄的右图像中的坐标点(XR，YR)；S4、根据摄像机透视变换模型建立左图像坐标系OL-XLYL与世界坐标系O-xyz间关系，若比例因子为SL，根据所述左相机和所述右相机的相机参数得到目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子SL间关系；S5、建立右相机坐标系Or-xryrzr与所述世界坐标系O-xyz间关系，若比例因子为SR，根据所述左相机和右相机的相机参数，以及目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子SL间关系，获得所述右相机坐标系与空间点三维坐标中z关系；S6、根据摄像机透视变换模型建立右图像坐标系OR-XRYR与右相机坐标系Or-xryrzr间关系，以及根据右相机坐标系与空间点三维坐标中z关系，建立所述左相机和所述右相机的像面之间对应关系；S7、根据左右像面之间对应关系得到目标点的三维坐标中Z的两个值z1和z2；S8、根据目标点的三维坐标中Z的两个值Z1和Z2，获得目标点的三维坐标中Z的期望值，再根据目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子SL间关系，得到目标点的三维坐标中x、y值。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左相机和所述右相机的相机参数包括：所述左相机焦距fLx、fLy，所述左相机坐标系的相机光轴在左图像坐标系中的偏移位置CLx、CLy；所述右相机焦距...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进，柴志文，邓华夏，余寰，马孟超，钟翔，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34