大视场条件下获得摄像机标定点的方法

摘要

本发明提供一种利用激光跟踪仪设置共面标定点完成全局标定的一种大视场条件下获得摄像机标定点的方法。它包括摄像机标定点的生成方法和获取摄像机标定点3D坐标的方法，摄像机标定点的生成方法是：在激光跟踪仪的工作范围内是一面平整的幕墙，将激光跟踪仪的靶标放置在幕墙表面的某一点处，并且保持靶标的位置不变，分别记录此时靶标球心点P0在基本坐标系中的坐标(x0，y0，z0)及方位角α和β；本发明利用激光跟踪仪设置共面标定点完成全局标定的方法。本发明采用激光跟踪仪设备，根据现场实际情况选择标定点位置，不需要单独制作靶标，空间坐标转换环节少，标定方法简单，可保证多视觉测量系统的全局标定精度达到较高的水平。

主权项

1.一种大视场条件下获得摄像机标定点的方法，它包括摄像机标定点的生成方法和获取摄像机标定点3D坐标的方法，其特征在于：摄像机标定点的生成方法步骤如下：(1)在激光跟踪仪的工作范围内是一面平整的幕墙，将激光跟踪仪的靶标放置在幕墙表面的某一点处，并且保持靶标的位置不变，分别记录此时靶标球心点P₀在基本坐标系中的坐标(x₀，y₀，z₀)及方位角α和β；(2)在测量光束的光路上放置一个不透光的遮光板，根据激光跟踪仪的工作原理可知，在这种情况下跟踪模块将失去作用，也就是说，此时移动靶球测量光束不会跟着改变方向；(3)将靶标从幕墙表面上拿走，然后移开遮挡物体，测量光束就会在幕墙表面上形成一个光斑，此光斑就用来作标定摄像机的标定点；(4)将靶标随机放置在幕墙表面的不同位置上，使靶标中心点P_i(i＝1，2，…，n；n＞3)不共线而且位置尽量均匀分布，重复步骤(1)、(2)、(3)，直到在整个标定点采集平面范围内采集到足够的标定点；获取摄像机标定点3D坐标的方法是：(1)在每次采集标定点的同时记录靶标中心点P_i的坐标(x_i，y_i，z_i)，点P_i分布在同一平面∏_t内，该平面与幕墙平面∏_b互相平行，而且两个平面之间的距离等于靶标半径R，令平面∏_t的方程为：Ax+By+Cz+D₁＝0将点P_i的坐标值代入方程，可构建一个如下形式的线性方程组：(2)应用线性最小二乘法求解线性方程组，就可以确定平面∏_t的方程中的未知系数A、B、C和D₁；(3)假设点P_t(x_t，y_t，z_t)是平面∏_t内的任意一点，过点P_t 作辅助直线l，而且使直线l的单位方向向量等于平面∏_t的单位法向量，则直线l的参数方程可写成：假设点P_b(x_b，y_b，z_b)是直线l和平面∏_b的交点，由于平面∏_b和∏_t之间的距离等于靶标半径R，可得点P_b的坐标为：由于平面∏_b和∏_t互相平行，可假设平面∏_b的方程为：Ax+By+Cz+D₂＝0将x_b、y_b、z_b代入平面∏_b的方程得：至此，平面∏_b的平面方程中的系数全部被确定；(4)将测量光束看作一条经过基本坐标系坐标原点的直线，靶标球心点P₀是该直线上的一点，由点P₀的坐标值得直线OP₀的参数方程为：平面∏_b和直线OP₀的交点P_c的坐标为：至此，确定标定点的3D坐标。