一种基于动态光心成像模型的双目定位方法，涉及视觉定位技术领域，解决现在小孔成像模型进行目标物体的双目定位时，不同物距物体定位任务时成像系统光心的位置不发生变化，导致双目定位精度差的问题，本发明专利技术构建符合实际双目定位场景下的光学成像模型，将光学镜头的镜头厚度参数引入到光学系统成像过程中，分析动态光心成像理论；将动态光心成像理论引入双目定位模型中，获取空间中目标点在左相机图像传感器坐标系下的真实景深距离与动态光心成像模型参数之间的关系；通过构建动态光心成像模型，结合静态光心成像模型及动态光心成像模型的标定结果，确定目标点的最终定位结果；本发明专利技术具有更高的定位精度和三维重建精度。发明专利技术具有更高的定位精度和三维重建精度。发明专利技术具有更高的定位精度和三维重建精度。
【技术实现步骤摘要】
一种基于动态光心成像模型的双目定位方法
[0001]本专利技术涉及视觉定位
，具体涉及一种基于动态光心成像模型的双目定位方法。
技术介绍
[0002]双目定位技术是一种基于视差原理的非接触式测量方法，主要用于物体的空间定位与三维重建。随着图像处理技术与人工智能技术的不断发展，双目定位技术被广泛的应用在无人车辆导航、货物搬运、道路巡查等自动化任务中。其中，双目定位的精度是任务执行成功的关键因素，工业中零件的自主加工、装配、无人驾驶车辆中的定位等任务均对双目定位精度提出了较高的需求。
[0003]近些年在高精度双目定位技术方面出现了大量的研究成果，其中大多数是通过提升双目定位系统工作环节的准确性来提升双目定位的精度。Zimiao Z,Hao Z,Kai X,et al.Anon
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iterative calibrationmethod forthe extrinsicparameters of binocular stereo vision considering the line constraints[J].Measurement,2022,205:112151.从相机标定的角度出发，提出了一种双目立体视觉外部参数的标定方法，通过添加平面目标的直线约束，完成了双目定位系统外部参数的高精度求解，进而提升双目定位系统的精度。SunJ,ZhangY,ChengX.Ahighprecision 3D reconstructionmethod forbendtube axis basedonbinocular stereo vision[J].Optics express,2019,27(3):2292
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2304.从提高物体特征的提取精度角度出发，通过提升定位轴上点在像面上投影点位置的精度，减少了弯曲管道轴线的三维重建误差。Wang.et.alWang T,Wang Z,CaoY,et al.Amulti
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BRIEF
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descriptor stereo matching algorithm forbinocularvisual sensing offilletwelds withindistinct features[J].Journal ofManufacturing Processes,2021,66:636
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650.从特征匹配方法的角度出发，提出了一种结合对极约束的多BRIEF
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描述符立体匹配算法，通过提高特征的匹配精度来提升焊缝的双目定位精度。除了提升系统工作环节的准确性外，有部分学者从其他方面来提高物体的双目定位精度。Wang C,Ma S,Liu G,et al.Correction ofstart
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up time difference
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inducedmeasurement errors ofahigh
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speed binocular stereovision system[J].Optics and Lasers in Engineering,2020,126:105861.建立了双目立体视觉系统启动时间差(STD)与启动时间差引起的测量误差之间的理论模型，并提出了对应的误差修正方法，从而提高物体的双目定位精度。Liu.et.al LiuY,Zhang J,Hong L,et al.Method forimproving the measurement accuracy ofbinocular stereo vision in a scattering environment[J].Applied Optics,2022,61(21):6158
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6166.利用偏振成像的理论提出了一种提升散射环境下图像对比度增强的方法，通过改善图像质量来提升双目定位结果的测量精度。
[0004]Zhao.et.al Zhao S,Kang F,Li J.Displacementmonitoring for slope stability evaluationbased onbinocularvision systems[J].Optik,2018,171:658
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671.分析了结构参数对于定位精度的影响，并通过增大基线距离的方式来提升双目定位系
统对于滑坡位移的监测精度。Cui.et.al CuiY,ZhouF,WangY,et al.Precise calibration ofbinocularvision systemused forvisionmeasurement[J].Optics express,2014,22(8):9134
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9149.以重构点与地面真实值之间的度量距离误差最小化为目标。从定位结果优化的角度来提升双目定位结果的定位精度。
[0005]以上方法均基于传统的小孔成像模型进行目标物体的双目定位，此成像模型认为在进行不同物距物体定位任务时成像系统光心的位置不发生变化，忽略了物距对于成像系统光心的位置的影响。而光心位置对于实现高精度双目定位任务是至关重要的，因此上述方法对于双目定位精度的提升效果有限。
技术实现思路
[0006]本专利技术为解决现在小孔成像模型进行目标物体的双目定位时，不同物距物体定位任务时成像系统光心的位置不发生变化，导致双目定位精度差的问题，提供一种基于动态光心成像模型的双目定位方法。本专利技术在小孔成像模型的基础上，分析光心在不同物距处的分布规律，构建更符合实际双目定位场景下的光学成像模型，可以进一步提高双目定位方法的精度。
[0007]一种基于动态光心成像模型的双目定位方法，该方法由以下步骤实现：
[0008]步骤一、根据小孔成像模型，将光学镜头的镜头厚度参数引入到光学系统成像中，获得对应的小孔成像模型的焦距参数；
[0009]步骤二、将动态光心成像理论引入双目定位模型中，获取空间中目标点在左相机图像传感器坐标系下的真实景深距离与动态光心成像模型参数之间的关系；
[0010]步骤三、构建动态光心成像模型；
[0011]设定左相机光学系统像方平面与物方平面距离，右相机光学系统像方平面与物方平面距离，左相机光学系统像方平面与成像平面距离，右相机光学系统像方平面与成像平面距离，左相机光学系统像方平面与焦点距离，右相机光学系统像方平面与焦点距离，构建动态光心成像模型；
[0012]步骤四、利用静态光心成像模型的标定结果结合空间中目标点在左相机图像传感器和右相机图像传感器上的投影点，获取目标物体的粗略定位结果，并与动态光心成像模型的标定结果结合，获取当前物距下对应的成像模型参数，并引入双目定位过程，获得更新后的定位结果，通过多次迭代，获得空间中目标点的最终定位结果。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术在小孔成像模型的基础上，分析光心在不同物距处的分布规律，构建更符合实际双目定本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于动态光心成像模型的双目定位方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：步骤一、根据小孔成像模型，将光学镜头的镜头厚度参数引入到光学系统成像中，获得对应的小孔成像模型的焦距参数；步骤二、将动态光心成像理论引入双目定位模型中，获取空间中目标点在左相机图像传感器坐标系下的真实景深距离与动态光心成像模型参数之间的关系；步骤三、通过设定各距离参数完成双目定位模型的搭建，构建动态光心成像模型；各距离参数包括：设定左相机光学系统像方平面与物方平面距离，右相机光学系统像方平面与物方平面距离，左相机光学系统像方平面与成像平面距离，右相机光学系统像方平面与成像平面距离，左相机光学系统像方平面与焦点距离，右相机光学系统像方平面与焦点距离；步骤四、利用静态光心成像模型的标定结果结合空间中目标点在左相机图像传感器和右相机图像传感器上的投影点，获取目标物体的粗略定位结果，并与动态光心成像模型的标定结果结合，获取当前物距下对应的成像模型参数，并引入双目定位过程，获得更新后的定位结果，通过多次迭代，获得空间中目标点的最终定位结果。2.根据权利要求1所述的一种基于动态光心成像模型的双目定位方法，其特征在于：步骤一中，根据光学理论，有如下公式：骤一中，根据光学理论，有如下公式：式中，d1为物点到镜头物方平面的轴向距离，d0为成像点距离镜头像方平面的轴向距离，f'为光学成像系统的焦距，y'为物点与光轴之间的距离，y为像点与光轴之间的距离，m为横向放大率；通过几何比例关系有如下公式：式中，f1为光心与镜头像方平面之间的轴向距离；将以上各式联立有如下公式：式中，d为光学系统镜头像方主平面和物方主平面的距离，对于一个物距为d1的物体，其对应的小孔成像模型焦距参数为：3.根据权利要求1所述的一种基于动态光心成像模型的双目定位方法，其特征在于：步骤二中，定义坐标系：X
l
O
l
Z
l
、X
r
O
r
Z
r
分别为左右相机静态光心成像模型的定位坐标系，X
l
'O
l
'Z
l
'、X
r
'O
r
'Z
r
'分别为左右相机动态光心成像模型的定位坐标系，X
c_l
O
c_l
Z
c_l
、X
c_r
O
c_r
Z
c_r
分别为以左右相机图像传感器为基准建立的定位坐标系；Q为空间中目标点，其经过动态光心
成像模型后在左右相机成像平面上的投影点为Q
l
与Q
r
；设定空间中目标点Q在左相机静态光心成像模型的定位坐标系X
l
O
l
Z
l
下的坐标为(X
l
,Z
l
)，在左相机图像传感器为基准的定位坐标系X
C_l
O
C_l
Z
C_l
下的坐标为(X
C_l
,Z
C_l
)，在右相机静态光心成像模型的定位坐标系X
r
O
r
Z
r
下的坐标为(X
r
,Z
r
)，在右相机图像传感器为基准的定位坐标系X
C_r
O
C_r
Z
C_r
下的坐标为(X
C_r
,Z
C_r
)，则有如下公式：式中，θ为右相机光轴偏离左相机光轴的角度，x
p
与z
p
分别为左右相机静态光成成像模型中，二者的光心在X
l
方向与Z
l
方向的距离；坐标系X
l
O
l
Z
l
与坐标系X
C_l
O
C_l
Z
C_l
之间的转换关系为：式中，f
...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冠宇，樊毅尧，赵寰宇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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