[發(fā)明專利]雙目視覺傳感系統(tǒng)結構參數(shù)的標定方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910146882.1
• 申請日: 2009-06-17
• 公開（公告）號: CN101581569A
• 公開（公告）日: 2009-11-18
• 發(fā)明（設計）人: 婁小平;郭美萍;呂乃光
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/245
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;羅延紅

技術領域

本發(fā)明涉及一種雙目視覺傳感系統(tǒng)的標定方法，屬于視覺測量領域，特別適用于兩個相機的光軸成夾角分布的雙目傳感系統(tǒng)的標定。

背景技術

視覺測量具有非接觸、測速快、方便靈活等優(yōu)點，在虛擬現(xiàn)實、工業(yè)檢測等領域有著重要的意義和廣闊的應用前景。在雙目視覺傳感系統(tǒng)中，標定視覺傳感器的結構參數(shù)，即兩個相機之間的位置關系，是視覺傳感器進行三維測量的必要前提。

從雙目視覺模型可知，雙目視覺傳感系統(tǒng)的標定是指相機的內部參數(shù)的標定和雙目視覺傳感系統(tǒng)的結構參數(shù)(外部參數(shù))的標定。傳統(tǒng)的雙目視覺傳感器結構參數(shù)的標定方法分為兩大類，一類標定方法是內外參數(shù)一起標定，并且進行射影重建，這類標定方法可以用在計算機虛擬現(xiàn)實中，但是不適用于測量。另一類標定方法就是內外參數(shù)分開標定的歐式三維重建，這一類標定方法才能應用于測量。對于外部參數(shù)的標定目前有一種方法就是通過線性方程直接求解左右相機之間的旋轉矩陣和平移矩陣，另一種方法就是利用基礎矩陣來求解左右相機的旋轉矩陣和平移矩陣，但是這兩種方法都是基于代數(shù)方法，避免不了解線性方程帶來的大量計算和引入的誤差。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙目視覺傳感器結構參數(shù)的標定方法，具有計算簡單、精度較高的優(yōu)點。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種雙目視覺傳感器結構參數(shù)的標定方法，該方法包括：利用左相機光心O_l、右相機光心O_r、左相機的左圖像面、右相機的右圖像面以及被測物體上任一點P建立對極幾何關系；利用對極幾何關系得出包含相機內部參數(shù)和系統(tǒng)結構參數(shù)的基礎矩陣；通過分解基礎矩陣分別得到左右相機的左右極點e_l和e_r；利用左右極點信息分別計算左右旋轉矩陣R_l和R_r，左右相機分別以各自的光心O_l和O_r、分別以左右旋轉矩陣R_l和R_r進行相機旋轉校正，使得左右相機的光軸平行，同時分別以左右旋轉矩陣R_l和R_r旋轉左相機的左圖像面和右相機的右圖像面，使左右圖像面上的極線相互平行，由此使得空間物點在左右圖像面上的坐標只有在x軸不同，在y軸和z軸相同；在經過旋轉校正后的坐標系下根據(jù)標定板反求出左相機光心O_l和右相機光心O_r之間的連線的長度，由此完成所述標定，其中，左右相機對所述標定板同時進行拍攝。

根據(jù)本發(fā)明的標定方法簡單、快速，不需要復雜的計算和昂貴的標定輔助設備，可用于雙目視覺傳感系統(tǒng)的標定。

附圖說明

通過結合附圖，從下面的實施例的描述中，本發(fā)明這些和/或其它方面及優(yōu)點將會變得清楚，并且更易于理解，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙目立體視覺和極線約束的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的共面約束的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的光軸相互平行的雙目立體幾何的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的由左相機拍攝的標定板左圖像的示意圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的由右相機拍攝的標定板右圖像的示意圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的雙目視覺傳感器結構參數(shù)的標定方法的流程圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細描述本發(fā)明的實施例，其示例在附圖中示出，其中，相同的標號始終表示相同的部件。下面通過參照附圖來描述實施例以解釋本發(fā)明。

針對現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明引入了對極幾何和基礎矩陣的概念，但是僅僅利用雙目相機之間的空間幾何關系對雙目視覺傳感系統(tǒng)結構參數(shù)進行標定，這樣避免了求解線性方程帶來的大量計算和引入的誤差。

本發(fā)明引入一種新的標定方法。該方法是在相機內部參數(shù)(包括畸變系數(shù))已經知道的基礎上，利用對極幾何理論得出包含相機內部參數(shù)和系統(tǒng)結構參數(shù)的基礎矩陣，通過分解基礎矩陣可以得到雙目相機的左右極點，利用左右極點信息計算左右旋轉矩陣，以左右旋轉矩陣旋轉左右相機使光軸平行，同時以左右旋轉矩陣旋轉左右圖像面使相應圖像面上的極線相互平行、空間物點在左右圖像面上的坐標只有x軸不同，y軸和z軸是相同的，然后利用三角關系就可以進行空間物點信息的三維重建。

下面參照圖1至圖3從理論上對雙目視覺傳感系統(tǒng)結構參數(shù)的標定方法進行詳細說明，所述雙目視覺傳感系統(tǒng)包括左相機和右相機。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的雙目立體視覺和極線約束的示意圖。