一种用于光学标识点间距离精确标定的双相机测量方法

摘要

本发明公开了一种用于光学标识点间距离精确标定的双相机测量方法，采用单轴电动位移平台对双相机的相对位置关系进行校准，提高双目立体视觉系统的标定精度和光学标识点的三维坐标测量精度，以实现对光学标识点间距离精确测量的目的。该方法包括以下步骤：采用标定板对双目立体视觉系统进行标定，得到两个相机的内部参数矩阵、畸变参数矩阵、第二相机相对于第一相机的旋转矩阵和平移向量；采用单轴电动位移平台对单个光学标识点进行已知距离平移，利用该已知距离完成对双目立体视觉系统的校准；采用校准后的双目立体视觉系统，根据双目立体视觉基本原理，对直接基准尺上两标识点间距离进行精确测量。

主权项

一种用于光学标识点间距离精确标定的双相机测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)双目立体视觉系统的标定：将双相机置于光学防振平台上，使得两相机光轴夹角为10°至130°，将标定板置于光学标识点所在平面位置，通过两个相机同时采集不同姿态的标定板图片，对双目立体视觉系统进行初标定，得到第一相机和第二相机的内部参数矩阵K₁、K₂，镜头畸变参数矩阵D₁、D₂，第二相机相对于第一相机的旋转矩阵R＝[R_x R_y R_z]和平移向量t＝[t_x t_y t_z]^T，所述内部参数矩阵为其中F_i，x、F_i，y为第i个相机的水平方向和竖直方向等效焦距，s_i为倾斜因子，c_i，x、c_i，y为镜头的光轴与靶面交点的像素坐标；2)双目立体视觉系统的校准：将位移平台置于光学防振平台上，在所述位移平台的可移动滑块上安置单个光学标识点，通过控制位移平台上的可移动滑块使该光学标识点发生已知位移，利用经过所述步骤1)标定的双目立体视觉系统分别计算平移前后的该光学标识点的三维坐标，从而获得初标定的双目立体视觉系统计算所得的光学标识点平移距离，利用位移台平移的已知位移和计算所得的光学标识点平移距离完成对双目立体视觉系统的校准，得到更精确的双目立体视觉系统的参数；3)双目立体视觉系统的精度验证：将可移动滑块置于位移平台行程中间，将所述步骤2)中安置于可移动滑块上的光学标识点取下，并将含有光学标识点的基准尺中部水平放置于可移动滑块上，控制可移动滑块先朝左端移动基准尺长度一半的距离，测量基准尺右端光学标识点移动的距离，类似地再将滑块从中间位置向右移动基准尺长度一半的距离，测量基准尺左端光学标识点移动的距离；4)光学标识点间距离的测量：使用所述步骤2)校准后的双目立体视觉系统，根据双目立体视觉基本原理，对水平放置在可移动滑块上的基准尺两端的光学标识点的三维坐标进行测量，计算基准尺上两光学标识点间距离。