146] 由于摄像机制造工艺偏差，以及入射光线在通过各个透镜时的折射误差和C⑶点 阵位置误差等，实际的光学系统存在着非线性几何失真，从而使目标像点与理论像点之间 存在着多种几何畸变。
[0147] 几何畸变有多种类型的畸变，不过都没有径向和切向畸变显著，下面主要讨论径 向畸变和切向畸变对图像的影响：
[0148] 径向畸变主要由镜头形状缺陷造成，数学模型为：
[0150] 其中r2=X2+y2,kl，k2,k3…为径向畸变系数。
[0151] 切向畸变，这种畸变是由于透镜制造上的缺陷使得透镜本身与图像平面不平行造 成的。
[0152] 切向畸变的数学模型为：
[0154] 薄棱镜畸变是由镜头设计和制造缺陷等误差造成的，比如镜头与摄像机像面之间 有很小的倾角等。这类畸变就相当于是在光学系统中附加了一个薄棱镜，所以它不仅会引 起径向偏差，而且还会引起切向误差。薄棱镜畸变的数学模型为：
[0156] 综合以上的几何畸变的影响，畸变后图像点的坐标后的归一化坐标点Pd(Xd，Yd)
[0158] 其中x，y为图像摄像机坐标系投影到图像平面的点坐标。
[0159] 理想图像物理坐标系到图像素坐标系的变换关系为：
[0161] 其中（u,V)是计算机图像的实际主点坐标，dx，dy分别为图像x，y方向上单位像 素的尺寸大小。
[0162] 综上，非线性摄像机模型为：
[0172] 接下来对图像B，C图像进行校正，在理想激光投影中，投影出的四个激光点为一 个正方形，坐标点对应关系为：假设坐标为分别为（〇,〇)，（1，〇)，（1，1)，（0, 1)，对应四个激 光点坐标Il(xl，yl)、I2(x2,y2)、I3(x3,y3)、I4(x4,y4)。
[0173] 根据公式变换得到
[0174] a13=xl
[0175]an+a13_a31*x2 =x2
[0176]an+a12+a13-a31*x3-a32*x3 =x3
[0177]a12+a13-a32*x4 =x4
[0178] a23=yl
[0179]a21+a23_a31*y2 =y2
[0180]a21+a22+a23-a31^y3-a32^y3 =y3
[0181]a22+a23_a32*y4 =y4
[0182] 然后定义几个辅助变量
[0183]Ax2 =x2~x3Ax3 =x4~x3Ax4 =xl-x2+x3~x4
J2 (x2, y2)、J3 (x3, y3)、J4 (x4, y4)，根据逆变换求得幕布纠正后的坐标点为Kl (Xkl，Ykl)，K2 (Xk2, Yk2)，K3 (Xk3, Yk3)，K4 (Xk4, Yk4)〇
[0195] 最终求解幕布的大小和定标仪距离幕布的距离。
[0196] 已知激光的实际水平距离d，矫正后的图片的距离为1表示实际距离d。
[0197] 矫正后的幕布图片水平两点的距离distanceHs"een，以及幕布的宽Widthscraen
[0201] 已知激光灯上下光束的夹角为?，焦距为f，定标仪与幕布的距离为：
[0202] distancescreenAndScaler
[0203]distancescreenAndScaler= (d+f)*cot?
[0204] 结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员 都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均 由权利要求所限定。
【主权项】
1. 一种基于激光算法的全自动眼动追踪测距定标仪，其特征在于，所述定标仪包括： 外壳； 处于所述外壳的内部的、对各部件的进行控制的主板； 设置在所述外壳上的摄像头； 用于发出激光进行定位的激光投射器，所述激光投射器设置在外壳上； 用于测量被定标物的角度的角度传感器，所述角度传感器在所述外壳之外； 其中，所述定标仪采用激光投射器发出的激光进行定位，利用所述摄像头选取幕布的 激光点，所述主板包括距离计算模块和幕布大小模块用于计算：定标仪距离幕布的距离、幕 布的大小；角度传感器根据角度的变化实时传送所述被定标物的角度数据，所述主板包括 校对校正模块对所述被定标物的角度进行校正。2. 根据权利要求1所述的定标仪，其中，所述激光投射器数量为4个，两两布置在所述 摄像头的两侧。3. 根据权利要求1所述的定标仪，其中，所述的角度传感器使用的芯片为ADXL345,直 接输出数字信号。4. 根据权利要求1所述的定标仪，其中，所述主板包括角度校正模块、圆心坐标模块、 图像处理模块、圆心模块和校正模块中的一个模块或多个模块的组合。5. 根据权利要求1所述的定标仪，其中，所述距离计算模块按如下方式计算距离：定标 仪与幕布的距离为：（d+f)*cot〇,其中d为激光的实际水平距离，〇为激光灯上下光束的 夹角，f为焦距。6. 根据权利要求1所述的定标仪，其中，所述幕布大小模块按如下方式计算幕布大小： 幕布水平两点的距离distanceHs"_，以及幕布的宽Widthscraen其中，激光的实际水平距离d，四个激光点的坐标分别为Il(xl，yl)、I2(x2，y2)、 13 (x3,y3)、14 (x4,y4)，屏幕上水平两点的占幕布宽的n%，垂直两点的占幕布高的m%。7. 利用权利要求1-6任一项的定标仪被定标物进行定标的方法，包括： 1) 安装所述定标仪设备； 2) 将所述定标仪前端的激光投射器对准幕布，开启激光灯并投射于幕布上； 3) 通过软件启动摄像头摄取激光投影在幕布上的图片； 4) 根据相对坐标的算法算出定标仪与幕布的距离和幕布的大小尺寸； 5)将角度传感器和所述被定标物连接在一块，角度传感器根据角度的变化实时传送被 定标物的角度数据并对所述被定标物的角度进行校正。8. 根据权利要求7所述的方法，其中所述激光投射器的开闭和对所述被定标物的角度 进行的校正由软件控制。9. 根据权利要求7所述的方法，定标仪与幕布的距离为：（d+f) *cot〇，其中d为激光 的实际水平距离，①为激光灯上下光束的夹角，f为焦距。10. 根据权利要求7所述的方法， 幕布水平两点的距离distanceHs"_，以及幕布的宽Widthscraen其中，激光的实际水平距离d，四个激光点的坐标分别为Il(xl，yl)、I2(x2，y2)、 13 (x3,y3)、14 (x4,y4)，屏幕上水平两点的占幕布宽的n%，垂直两点的占幕布高的m%。
【专利摘要】本发明提供了一种基于激光算法的全自动眼动追踪测距定标仪及其使用方法。所述定标仪器包括外壳、摄像头、激光投射器、角度传感器、USB接口、网口、主板、接口板；采用激光投射器发出的激光进行定位，利用所述摄像头选取幕布的激光点，通过所述角度传感器传输被定标物的角度数据并对所述被定标物的角度进行校正，使用软件算法计算出定标数据：定标仪距离幕布的距离、幕布的大小。完全采用电子产品，具有精密的算法，可靠的装置，无需人工干预，省时省力，并且能够得到精确的定标数据。
【IPC分类】A61B3/113
【公开号】CN105078404
【申请号】CN201510556459
【发明人】赵起超, 杨苒, 李召
【申请人】北京津发科技股份有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年9月2日