基于单目视觉技术的空间圆几何参数的测量方法

摘要

本发明涉及一种基于单目视觉技术的空间圆几何参数的测量方法，首先确定出摄像机的内参数和一阶径向畸变参数；然后利用摄像机拍摄得到一幅包含空间圆的椭圆影像的图像，并对其进行畸变校正；通过拟合经畸变校正后的图像平面的椭圆影像，直接线性地计算出空间圆的所有几何参数，包括空间圆圆心的空间坐标和空间圆所在平面的空间方位。本发明可以一次性地精确测量出空间圆的所有几何参数，并可以实现全自动检测，减少人工介入引起的测量误差，尤其适用于非接触式工业检测和基于视觉的自主导航系统。

主权项

1、一种基于单目视觉技术的空间圆几何参数的测量方法，其特征在于包含如下步骤：(1)利用单摄像机标定方法，确定出摄像机的内参数、一阶径向畸变参数；(2)将摄像机放置在待检测的空间圆附近，确保该空间圆处在摄像机的视场范围内；利用摄像机拍摄空间圆，得到一幅包含空间圆的椭圆影像的图像；(3)利用摄像机的一阶径向畸变参数对图像进行畸变校正，得到不含畸变信息的图像；(4)利用canny算子，检测出不含畸变信息的图像平面上空间圆的椭圆影像的边界，从而得到一组由椭圆影像边界像素点构成的点对；(5)利用这组点对，拟合出表示椭圆影像的矩阵，并计算出其对偶矩阵；(6)以空间圆的圆心作为世界坐标系的坐标原点，空间圆所在的平面作为X-Y面，朝向摄像机方向为Z轴正方向，建立世界坐标系；设世界坐标系与摄像机坐标系之间的旋转矩阵为R；三维列向量r3为矩阵R的第3列，它表示空间圆所在的平面在摄像机坐标系下的方向；世界坐标系与摄像机坐标系之间的平移向量t即为空间圆圆心在摄像机坐标系下的位置；利用圆的射影方程，计算出r3和t；完成空间圆的几何参数的测量。