专利名称：大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法
技术领域：
本发明涉及立体视觉坐标测量技术，具体地说是对像机焦距及像机光轴水平偏角 进行现场校准的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法。
背景技术：
立体视觉坐标测量技术广泛应用于通讯、机器人视觉导航、军事科学、机械制造、 虚拟现实等诸多领域中。摄像机定标的基本任务是用摄像机获取的二维图像信息计算三维 空间物体的几何信息(即计算平面图像中缺失的深度信息)。立体视觉坐标测量技术目前 已得到广泛的应用，其采用的各种校准方法，如传统摄像机标定方法、摄像机自标定方法、 线形模型摄像机标定方法、非线性模型摄像机标定方法、单摄像机标定方法、多摄像机标定 方法等，但这些方法大都用于近距离小范围内，即应用于室内测量。不管采用何种摄像机标定方法，定标的最终目的是要从图像点中求出物体的待识 别参数，即摄像机内外参数或者投影矩阵。然而，不同应用领域的问题对摄像机定标的精度 要求也不同，也就要求应使用不同的定标方法来确定摄像机的参数。例如，在物体识别应用 系统中和视觉精密测量中，物体特征的像对位置必须要精确计算，而其绝对位置的定标精 确要求不是特别高；而在自主车辆导航系统中，机器人的空间位置的绝对坐标同需要高精 度测量，并且工作空间中障碍物的位置也需要高精度测量，这样才能安全导航。目前能够实 现野外大坐标测量的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法尚未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的上述不足之处，克服在当野外大坐标测量时，由于视觉传 感器安装及测试条件的限制，传统的各种校准方法无法满足要求，本发明要解决的技术问 题是提供一种远距离视觉坐标测量系统的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方 法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法包括以下步骤以特定参照物建立世界坐标系；将两个光学靶标作为两个已知的坐标点；通过两个CCD摄像机分别采集两个光学靶标图片数据，获取相应的像面坐标；通过全站仪或GPS测量两个光学靶标的位置，即两光学靶标的世界坐标；通过全站仪或GPS测量两个CXD摄像机的平移矢量；将两个光学靶标的世界坐标、两个光学靶标的像面坐标以及两个CXD摄像机的平 移矢量代入测量方程进行解算，得到两个CCD摄像机的焦距及光轴水平偏角。所述测量方程为
权利要求
1.一种大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法，其特征在于包括以下步骤 以特定参照物建立世界坐标系；将两个光学靶标作为两个已知的坐标点；通过两个CCD摄像机分别采集两个光学靶标图片数据，获取相应的像面坐标； 通过全站仪或GPS测量两个光学靶标的位置，即两光学靶标的世界坐标； 通过全站仪或GPS测量两个CCD摄像机的平移矢量；将两个光学靶标的世界坐标、两个光学靶标的像面坐标以及两个CCD摄像机的平移矢 量代入测量方程进行解算，得到两个CCD摄像机的焦距及光轴水平偏角。
2.按权利要求1所述的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法，共其特征在 于所述测量方程为
3.按权利要求2所述的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法，共其特征在于所述中间变量Txa、Txb, Tya, Tyb通过以下公式得到
4.按权利要求3所述的大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法，共其特征在 于引入中间变量Txa、Txb、Tya、Tyb得到以下公式
全文摘要
本发明涉及一种大范围视觉坐标测量中像机参数的快速获取方法，包括以下步骤以特定参照物建立世界坐标系；将两个光学靶标作为两个已知的坐标点；通过两个CCD摄像机分别采集两个光学靶标图片数据，获取相应的像面坐标；通过全站仪或GPS测量两个光学靶标的位置，即两光学靶标的世界坐标；通过全站仪或GPS测量两个CCD摄像机的平移矢量；将两个光学靶标的世界坐标、两个光学靶标的像面坐标以及两个CCD摄像机的平移矢量代入测量方程进行解算，得到两个CCD摄像机的焦距及光轴水平偏角。本发明方法速度快、可操作性强、实用和算法性能分析容易，只需放置两个光学靶，便可完成像机参数的一次性线性求解；还具有精度较高、适用于远距离等特点。
文档编号G01B11/00GK102095368SQ20091022067
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者宫俊玲, 王玉良 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所