[發(fā)明專利]遠(yuǎn)心光路畸變中心定位方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011057989.1
• 申請(qǐng)日: 2020-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN111899304B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 左超;張曉磊;沈德同
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)智能計(jì)算成像研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/73
• 分類號(hào): G06T7/73
• 代理公司: 北京翔甌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11480
• 代理人: 向維登

本發(fā)明提出了一種遠(yuǎn)心光路畸變中心定位方法。步驟為：第一步，徑向畸變中心定位，先忽略畸變量中較小的切向畸變，僅以徑向畸變作為畸變中心定位的依據(jù)和參考；第二步，基于特征圖像平面的迭代優(yōu)化，優(yōu)化的依據(jù)是標(biāo)定圖案的空間分布，定位最優(yōu)的畸變中心坐標(biāo)和相應(yīng)的畸變系數(shù)，使得提取的特征點(diǎn)通過畸變補(bǔ)償后再次滿足標(biāo)定圖案的空間分布。本發(fā)明提出的方法通過一個(gè)二步定位算法將畸變中心的定位從相機(jī)光路標(biāo)定的全局迭代優(yōu)化中獨(dú)立出來，直接計(jì)算得到可靠的畸變系數(shù)初始值，基于可靠的畸變參數(shù)初始值，可以建立一個(gè)更加精準(zhǔn)的、快速收斂的標(biāo)定算法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遠(yuǎn)心光路畸變中心定位方法。

背景技術(shù)

近些年來由于精密制造技術(shù)的極速發(fā)展，工業(yè)制造領(lǐng)域內(nèi)的小型化設(shè)計(jì)與加工越來越多，對(duì)于大量出現(xiàn)的微型結(jié)構(gòu)需要相應(yīng)的三維測(cè)量技術(shù)以確保其準(zhǔn)確制造與最優(yōu)設(shè)計(jì)。雙目測(cè)量技術(shù)是一項(xiàng)經(jīng)典的三維測(cè)量方法，基于三角測(cè)量的原理在各類三維信息的獲取中起到了關(guān)鍵作用。但是因?yàn)槲矬w本身圖像信息中的物理特征點(diǎn)一般難以全部區(qū)分并精準(zhǔn)提取，基于圖像強(qiáng)度匹配的雙目測(cè)量方法在視角匹配上還存在很多難題。

在顯微三維測(cè)量應(yīng)用中，需要對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)中的光路部分加以改造以實(shí)現(xiàn)小視場(chǎng)測(cè)量。第一種方式是通過對(duì)體視顯微鏡加以改造。第二種方式是簡(jiǎn)便的顯微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能夠通過遠(yuǎn)心透鏡實(shí)現(xiàn)。這類系統(tǒng)充分利用了遠(yuǎn)心透鏡的大景深和光軸方向恒定放大率的優(yōu)點(diǎn)。目前關(guān)于此類系統(tǒng)多數(shù)為基于單個(gè)遠(yuǎn)心相機(jī)與單個(gè)投影儀結(jié)合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。但是，這類系統(tǒng)中的投影儀皆需要精準(zhǔn)的標(biāo)定，以作為額外的觀測(cè)視角配合相機(jī)完成三維測(cè)量。而投影儀的標(biāo)定由于伽馬、光路畸變、難以精準(zhǔn)對(duì)齊的額外鏡頭等將難以實(shí)現(xiàn)高精度標(biāo)定。

由于理想的遠(yuǎn)心鏡頭的投影中心位于無窮遠(yuǎn)，所以遠(yuǎn)心相機(jī)不具有固定的主點(diǎn)位置，也不能通過直接計(jì)算或者迭代來獲取其準(zhǔn)確位置。如果要比較精確地對(duì)一個(gè)實(shí)際的遠(yuǎn)心相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，透鏡的光學(xué)畸變一般不能忽視。對(duì)于透鏡的光學(xué)畸變，畸變中心的位置十分重要，但是目前的研究中大多數(shù)都忽視或者假設(shè)一個(gè)畸變中心。

發(fā)明內(nèi)容

為了比較精確地對(duì)一個(gè)實(shí)際的遠(yuǎn)心相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，本發(fā)明提出了一種基于兩步法的遠(yuǎn)心光路畸變中心定位方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種遠(yuǎn)心光路畸變中心定位方法，具有如下步驟：

步驟一：徑向畸變中心定位，先忽略畸變量中較小的切向畸變，僅以徑向畸變作為畸變中心定位的依據(jù)和參考；

步驟二：基于特征圖像平面的迭代優(yōu)化，優(yōu)化的依據(jù)是標(biāo)定圖案的空間分布，定位最優(yōu)的畸變中心坐標(biāo)和相應(yīng)的畸變系數(shù)，使得提取的特征點(diǎn)通過畸變補(bǔ)償后再次滿足標(biāo)定圖案的空間分布。

優(yōu)選的，步驟二中提取的特征點(diǎn)通過畸變補(bǔ)償后在水平和豎直方向上以直線分布，在水平或豎直方向上的任意相鄰點(diǎn)之間距離相同。

優(yōu)選的，步驟一為：