雙目視覺系統校正方法及校正設備的制作方法
【專利摘要】本發明的實施例中公開了一種雙目視覺系統校正方法，所述方法包括獲取目標物點的原始三維坐標；獲取所述目標物點的三維坐標誤差；根據所述三維坐標誤差和原始三維坐標，獲取所述目標物點的校正三維坐標，以校正所述雙目視覺系統。其中，獲取目標物點的三維坐標誤差包括：獲取參考點在所述世界坐標系中的三維坐標，所述參考點經主成像單元成像后位于所述主圖像平面的中心；獲取所述世界坐標系中，所述參考點到所述目標物點的平移投影量；根據所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點坐標，獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差。本發明能提高雙目視覺系統的測量精度。
【專利說明】雙目視覺系統校正方法及校正設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及測量領域，特別涉及雙目視覺系統校正方法及校正設備。
【背景技術】
[0002]20世紀中期剛剛起步的雙目立體視覺技術，伴隨著新理論方法的不斷涌現，已經發展為多領域交叉綜合的新學科，在機器人視覺、工業圖像檢測、空間遙感技術、醫學圖像分析、軍事導航技術和交通管理等諸多領域得到了廣泛應用。雙目立體視覺技術是以圖像傳感器為手段，檢測空間物體的三維坐標，進而得到物體的尺寸、運動狀態等相關信息。
[0003]雙目視覺系統中的系統誤差對三維坐標獲取結果影響比較大。對于針孔攝像頭系統模型而言，系統誤差一般來源于鏡頭畸變，以及CCD成像技術造成的圖像噪聲和量化誤差。目前上述三種誤差隨著鏡頭工藝提高與CXD攝像頭成像技術的改善均得到顯著改善，可滿足大部分應用的精度要求。但是，從雙目視覺系統設計參數來看，內外標定參數、圖像坐標主點位置、基線長度、兩光軸夾角及被測物體到攝像頭深度也可以引起誤差。誤差會對雙目視覺系統的測量精度產生較大影響。
【發明內容】
[0004]本發明實施例中提供了一種雙目視覺系統校正方法及校正設備，能提高雙目視覺系統的測量精度。
[0005]為了解決上述技術問題，本發明實施例公開了如下技術方案:
[0006]一方面，提供了一種雙目視覺系統校正方法，所述雙目視覺系統包括主成像單元、輔助成像單元，所述主成像單元和輔助成像單元的光軸平行、焦距相等，所述方法包括:
[0007]獲取目標物點的原始三維坐標；
[0008]獲取所述目標物點的三維坐標誤差；
[0009]根據所述三維坐標誤差和原始三維坐標，獲取所述目標物點的校正三維坐標，以校正所述雙目視覺系統；
[0010]其中，所述獲取目標物點的原始三維坐標,包括:
[0011]獲取基線長度，所述基線長度為主成像單元光心和輔助成像單元光心之間的距離；
[0012]獲取所述目標物點經主成像單元成像后在主圖像坐標系中的主像點坐標，獲取所述目標物點經輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標系中的輔助像點坐標；
[0013]獲取所述主像點和輔助像點之間的視差，所述視差為所述主像點橫坐標值和輔助像點橫坐標值的差值；
[0014]根據所述基線長度、主像點坐標、成像系統焦距以及視差，獲取所述目標物點在世界坐標系中的所述原始三維坐標；
[0015]所述獲取目標物點的三維坐標誤差，包括:
[0016]獲取參考點在所述世界坐標系中的三維坐標，所述參考點經主成像單元成像后位于所述主圖像平面的中心；
[0017]獲取所述世界坐標系中，所述參考點到所述目標物點的平移投影量；
[0018]根據所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點坐標，獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差。
[0019]優選的,在所述獲取目標物點的原始三維坐標之前,所述方法還包括:
[0020]建立世界坐標系；
[0021 ] 在主圖像平面建立主圖像坐標系，在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標系。
[0022]優選的，所述根據基線長度、主像點坐標、成像系統焦距以及視差，獲取目標物點在世界坐標系中的所述原始三維坐標，包括:根據以下公式獲取所述目標物點在世界坐標系中的原始三維坐標:
[0023]
【權利要求】
1.一種雙目視覺系統校正方法，其特征在于，所述雙目視覺系統包括主成像單元、輔助成像單元，所述主成像單元和輔助成像單元的光軸平行、焦距相等，所述方法包括: 獲取目標物點的原始三維坐標； 獲取所述目標物點的三維坐標誤差； 根據所述三維坐標誤差和原始三維坐標，獲取所述目標物點的校正三維坐標，以校正所述雙目視覺系統； 其中，所述獲取目標物點的原始三維坐標，包括: 獲取基線長度，所述基線長度為主成像單元光心和輔助成像單元光心之間的距離； 獲取所述目標物點經主成像單元成像后在主圖像坐標系中的主像點坐標，獲取所述目標物點經輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標系中的輔助像點坐標； 獲取所述主像點和輔助像點之間的視差，所述視差為所述主像點橫坐標值和輔助像點橫坐標值的差值； 根據所述基線長度、主像點坐標、成像系統焦距以及視差，獲取所述目標物點在世界坐標系中的所述原始三維坐標； 所述獲取目標物點的三維坐標誤差，包括: 獲取參考點在所述世界坐標系中的三維坐標，所述參考點經主成像單元成像后位于所述主圖像平面的中心； 獲取所述世界坐標系中，所述參考點到所述目標物點的平移投影量； 根據所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點坐標，獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述獲取目標物點的原始三維坐標之前，所述方法還包括: 建立世界坐標系； 在主圖像平面建立主圖像坐標系，在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標系。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據基線長度、主像點坐標、成像系統焦距以及視差，獲取目標物點在世界坐標系中的所述原始三維坐標，包括:根據以下公式獲取所述目標物點在世界坐標系中的原始三維坐標:
d y bV Sl=——
(I 7 ￥
Z =——
d 其中，b為基線長度，U1為主像點橫坐標軸坐標值，V為主像點縱坐標軸坐標值，d為視差，f為主成像單元焦距。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述平移投影量包括橫坐標平移投影量和縱坐標平移投影量，所述橫坐標平移投影量根據世界坐標系中所述參考點橫坐標值與所述目標物點橫坐標值獲取，所述縱坐標平移投影量根據世界坐標系中所述參考點縱坐標值與所述目標物點縱坐標值獲取。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述根據平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點坐標，獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差包括:根據以下公式獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差:
6.一種雙目視覺系統校正設備，其特征在于，所述雙目視覺系統包括主成像單元、輔助成像單元，所述主成像單元和輔助成像單元的光軸平行、焦距相等，所述雙目視覺系統校正設備包括: 原始坐標獲取單元，用于獲取目標物點的原始三維坐標； 誤差獲取單元，用于獲取所述目標物點的三維坐標誤差； 校正坐標獲取單元，用于根據所述三維坐標誤差和原始三維坐標，獲取所述目標物點的校正三維坐標，以校正所述雙目視覺系統； 其中，所述原始坐標獲取單元包括: 基線獲取子單元，用于獲取基線長度，所述基線長度為主成像單元光心和輔助成像單元光心之間的距離； 像點坐標獲取子單元，用于獲取所述目標物點經主成像單元成像后在主圖像坐標系中的主像點坐標，獲取所述目標物點經輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標系中的輔助像點坐標； 視差獲取子單元，用于獲取所述主像點和輔助像點之間的視差，所述視差為所述主像點橫坐標值和輔助像點橫坐標值的差值； 原始坐標獲取子單元，用于根據所述基線長度、主像點坐標、成像系統焦距以及視差，獲取所述目標物點在世界坐標系中的所述原始三維坐標； 所述誤差獲取單元包括: 參考點坐標獲取子單元，用于獲取參考點在所述世界坐標系中的三維坐標，所述參考點經主成像單元成像后位于所述主圖像平面的中心； 投影量獲取子單元，用于獲取所述世界坐標系中，所述參考點到所述目標物點的平移投影量； 誤差獲取子單元，用于根據所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點坐標，獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差。
7.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述設備還包括: 世界坐標系建立單元，用于建立世界坐標系； 圖像坐標系建立單元，用于在主圖像平面建立主圖像坐標系，還用于在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標系。
8.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述原始坐標獲取子單元還用于根據以下公式獲取所述目標物點在世界坐標系中的原始三維坐標:
9.如權利要求6所述的設備，其特征在于，所述平移投影量包括橫坐標平移投影量和縱坐標平移投影量，所述橫坐標平移投影量根據世界坐標系中所述參考點橫坐標值與所述目標物點橫坐標值獲取，所述縱坐標平移投影量根據世界坐標系中所述參考點縱坐標值與所述目標物點縱坐標值獲取。
10.如權利要求9所述的設備，所述誤差獲取子單元還用于根據以下公式獲取所述目標物點在世界坐標系中的三維坐標誤差:
【文檔編號】G01B11/00GK103983186SQ201410154220
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月17日 優先權日:2014年4月17日
【發明者】張志斌, 李輝 申請人:內蒙古大學