双目视觉测量系统中摄像机参数在线调整方法

摘要

本发明双目视觉测量系统中摄像机参数在线调整方法属于计算机视觉检测以及图像检测领域，特别涉及用于在锻造现场获取大型锻件尺寸参数的双目视觉测量系统中摄像机参数在线调整方法。该方法利用4个摄像机参数调整模板，通过左、右两个摄像机分别拍摄摄像机参数调整模板的图像，再识别摄像机参数调整模板图像中正交平行线，求得正交消隐点，然后分别标定两个摄像机的内参数，最后，同时标定双目视觉测量系统的外参数。本发明实现了双目视觉测量系统中摄像机参数的在线调整，提高像机参数的标定精度，进而提高测量系统在测量过程中的测量精度，具有标定过程耗时少，精度高的特点，能够在复杂工况下进行摄像机参数调整。

主权项

1.一种双目视觉测量系统中摄像机参数在线调整方法，其特征是，该方法利用4个摄像机参数调整模板，通过左、右两个摄像机分别拍摄摄像机参数调整模板的图像，再识别摄像机参数调整模板图像中正交平行线，求得正交消隐点，然后分别标定两个摄像机的内参数，最后，同时标定双目视觉测量系统的外参数，具体步骤如下： 步骤1：制作4个摄像机参数调整模板 制作4个摄像机参数调整模板，每个摄像机参数调整模板中平行线间的距离为一个定值，在薄板（5）上互成角度的粘贴四个左上、右上、左下、右下摄像机参数调整模板（1、2、3、4），构成不同角度的正交直线； 步骤2：拍摄4个摄像机参数调整模板的图像，识别摄像机参数调整模板图像中的正交平行线； 利用左、右摄像机分别拍摄4个摄像机参数调整模板的图像，根据离线标定时求得的畸变系数对4个摄像机参数调整模板图像进行畸变处理，再利用Hough变换分别识别4个摄像机参数调整模板图像中的直线，去除误识别直线，即可得到4个摄像机参数调整模板图像中的4组正交平行线； 步骤3：求正交消隐点并求取摄像机内参数； 根据步骤2获得的正交平行线组，求得正交消隐点并求取摄像机内参数；具体过程如下： （a）根据步骤1识别出的4个摄像机参数调整模板图像中的正交平行线组，分别求出4个摄像机参数调整模板图像中的正交消隐点 对，然后根据已求得的消隐点分别求得第三个正交方向在摄像机坐标系下的单位方向向量； （b）设摄像机模型为线性模型，由步骤2（a）求得的正交消隐点对（M_i(u_Mi,v_Mi)，N_i(u_Ni,v_Ni)）（i=1,2,3,4），分别代入线性方程: (u_Mi+u_Ni-u_Mj-u_Nj)·x+(u_Mju_Nj-u_Miu_Ni)·z+(v_Mi+v_Ni-v_Mj-v_Nj)·y＝(v_Miv_Ni-v_Mjv_Nj)(i≠j)   (1) 其中，i,j表示不同的摄像机参数调整模板图像，u_Mi,v_Mi、u_Ni,v_Ni，u_Mj,v_Mj、u_Nj,v_Nj分别为第i,j幅摄像机参数调整模板图像求得的消隐点对的坐标，联立方程即能求解出未知数x，y，z，再由： 即可求出摄像机内参数，即f_x,f_y,u₀,v₀；其中，f_x，f_y为摄像机等效焦距，u₀、v₀为光轴通过像平面的主点坐标，由此可求得左摄像机内参数矩阵K_左： 同理，可得到右摄像机的内参数矩阵K_右； 步骤4：求双目视觉测量系统的外参数 根据摄像机拍摄的摄像机参数调整模板图像，由步骤2中求得的消隐点以及已知的平行线间距离即可求得外参数；具体如下： （a）由左、右摄像机的左上摄像机参数调整模板（1）的图像中求得的正交消隐点，即可求得三正交消隐方向在摄像机坐标系下的单位方向向量；由这两组对应的单位向量由式(4)即可得到两摄像机间的旋转矩阵R； R＝V'V^T      (4) 其中，分别在左右摄像机坐标系下三正交消隐点的单位方向向量组成的矩阵，为左右摄像机坐标系下三正交消隐点的单位方向向量；（b）利用空间中已知的平行线间距离即可求得平行线端点在摄像机坐标系下的坐标P与P'，由步骤（a）中求得的旋转矩阵R，计算式(5)即可获得平移矩阵T； T＝P-R^TP'      (5) 。