[發明專利]一種基于橢圓構像偏差迭代矯正的視覺測量方法

有效

• 申請號: 201710408105.4
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107240077B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 沈毅君;張旭;朱利民
• 申請（專利權）人: 華中科技大學無錫研究院
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/80;G01B11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 孟金喆

本發明公開一種基于橢圓構像偏差迭代矯正的視覺測量方法，該方法利用迭代實現了基于偏心差矯正的位姿估計，可以與單目相機標定、雙目相機標定、位姿測量等應用結合，實現高精度的視覺測量；可以計算任意位置的圓形標志的偏心誤差，因此對于具體測量應用中圓形標志的位置沒有限制；通過調整迭代終止條件可以獲得不同精度和速度要求的位姿估計結果。

技術領域

本發明涉及計算機視覺測量領域，尤其涉及一種基于橢圓構像偏差迭代矯正的視覺測量方法。

背景技術

圓經過透視投影，當成像平面與圓平面不平行時投影為橢圓，然而投影橢圓的中心并非圓心在像平面上的投影，兩者的偏差稱為橢圓構像偏差。現有的視覺測量方法是將橢圓中心近似作為圓的中心進行位姿的計算，該近似過程所引入的誤差在高精度測量要求下不能被忽略。文獻“Eccentricity error identification and compensation forhigh-accuracy 3D optical measurement”(He D,Liu X,Peng X,et al.MeasurementScienceTechnology,vol.24(7),075402,2013.)提出一種利用同心圓環進行攝像機標定的方法，通過獲取的橢圓特征分析圓形標志投影中心，其優點是需要檢測的特征少，缺點是在實際相機標定中精度較差，無法用于高精度的測量任務。文獻“Eccentricity erroridentification and compensation for high-accuracy 3D optical measurement”(HeD,Liu X,Peng X,et al.Measurement ScienceTechnology,vol.24(7),075402,2013.)提出一種基于同心圓環的橢圓構像偏差矯正方法，但其中涉及近似計算，會對橢圓中心點的提取精度造成影響。文獻“Eccentricity error compensation for geometric cameracalibration based on circular features”(Yang X,Fang S.Measurement ScienceTechnology,vol.25(2),pp.149-156,2014.)提出了橢圓構像偏差在相機標定中的影響，并給出了一種矯正的方式，但其主要在矯正相機畸變引起的橢圓中心偏差，沒有很好的解決由于透視投影所造成的構像偏差問題。通過橢圓構像偏差模型可以計算出任意位姿下的橢圓構像偏差，但是前提是需要知道位姿信息，這一前提在實際工程測量應用中無法被滿足。

發明內容

本發明的目的在于通過一種基于橢圓構像偏差迭代矯正的視覺測量方法，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于橢圓構像偏差迭代矯正的視覺測量方法，其包括如下步驟：

S101、基于圖像檢測獲得的橢圓中心作為特征點作出初始位姿估計，計算出基于初始位姿的橢圓構像偏差；

S102、對檢測到的橢圓中心進行橢圓構像偏差矯正，獲得矯正后的特征點，并作出新的位姿估計；

S103、進行迭代終止條件判斷，若不滿足終止條件，則基于新的位姿計算新的橢圓構像偏差值繼續進行迭代計算；若滿足終止條件，則得到最終結果。

特別地，所述步驟S101包括：對圖像上的橢圓特征進行檢測，獲得橢圓中心點坐標p_i，所有橢圓中心點的偏心誤差初始化為μ_i0＝0，i＝0,1,2,L，位姿初始化為R＝0_3×3，T＝[00 0]^T。