【技术实现步骤摘要】
一种随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法
本专利技术涉及计算机视觉
，尤其是一种随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法。
技术介绍
云台视觉系统广泛应用于航空摄影、安防监控和运动跟踪等领域，但其在大尺度空间几何量视觉测量上的应用潜力还未得到充分开发。为在一个统一的参考系下获取精确的三维测量结果，要求在各转动位置处通过相机获取的测量结果通过空间转换变换到统一的参考系下，本质上是相机外参校正或者姿态估计的过程。相机姿态估计方法常见的有基于合作目标的传统标定方法、基于对极几何和矩阵分解的运动恢复结构(StructurefromMotion，SfM)方法以及基于光流的直接法。传统标定方法通过建立合作目标上空间坐标已知的点与其图像点之间的对应关系来解耦和估计相机的内外参数。如经典的两步标定方法和基于平面棋盘格的高精度标定方法。运动恢复结构方法利用鲁棒的图像特征匹配和对极几何原理，在空间信息未知的条件下估计多帧图像序列对应的相机相对姿态以及图像特征对应的空间点坐标。直接法利用光流法中亮度恒定假设通过最小化光度...
【技术保护点】
1.一种随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：/n(1)在世界坐标系O
【技术特征摘要】
1.一种随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：
(1)在世界坐标系Ow-XwYwZw下建立旋转前相机光心位置Oc的数学表达式，根据等效性在旋转前相机坐标系下建立旋转后相机光心位置Oc′的数学表达式；
(2)根据转台旋转轴在几何空间和代数空间上的等效性，选择其中一个转轴，在所述世界坐标系下定义该转轴相对于所述相机光心的偏差参量，包括该转轴的单位方向向量和相对于相机光心的旋转中心O对应的坐标向量
(3)根据所述偏差参量和作为已知量的转台转角，建立所述旋转前相机光心位置Oc与所述旋转后相机光心位置Oc′之间的关系；
(4)根据轴角旋转模型和罗德里格斯公式，建立相机坐标系旋转前后之间的相对旋转矩阵；
(5)利用转台相对于该转轴进行多组等间隔转动，在等间隔转动的间隙利用双目立体视觉系统标定出旋转前后相机的相对位姿，构造第一超定线性方程组，执行最小二乘求解，得到偏差参量的单位方向向量构造第二超定线性方程组，执行最小二乘求解，得到相对于相机光心的旋转中心O对应的坐标向量
(6)利用欧氏空间中变换矩阵形式及相应的链式变换原理，将所述最小二乘求解所得偏差参量估计值代入变换关系式，执行任意转台转角下相机外参的校正。
2.根据权利要求1所述的随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法，其特征在于：在步骤(1)中，旋转前相机光心在世界坐标系下的位置Oc和旋转后相机光心在旋转前相机坐标系下的位置Oc′分别通过如下等式确定：
式中，Ow表示世界坐标系原点，R0，分别表示旋转前相机相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量，Rc′c、分别表示旋转后相机相对于旋转前相机坐标系的旋转矩阵和平移向量；
利用旋转矩阵的单位正交性，转变式(2)的形式为：
由向量关系：得：
3.根据权利要求1所述的随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法，其特征在于：在步骤(2)中，定义的旋转中心O与单位方向向量满足如下约束关系：
式中，表示单位方向向量的二范数；
由向量关系得：
4.根据权利要求1所述的随动视觉系统光轴与转轴偏差标定及外参校正方法，其特征在于：在步骤(3)中，旋转中心O建立旋转前相机光心位置Oc与旋转后相机光心位置Oc′之间的关系：
式中，θ表示转台转过的角度，I表示单位矩阵，表示单位方向向量的叉积算子的矩阵形式，对于向量
式中，nx,ny,...
【专利技术属性】
技术研发人员：张进，仇谋泽，夏豪杰，李维诗，杨泽，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34
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