双目被动测距中ccd相机实验标定方法
【专利摘要】本发明是一种双目光电被动测距中的CCD相机实验标定方法。包括下列步骤：①、将左、右平行光管放置在光学平台上；②、在左平行光管前方放置一个五角棱镜，在与平行光管大体相垂直方向用以自准直仪观察，可以看到十字线，不断调节平行光管，当十字线在自准直仪中线时，左平行光管水平；③、重复步骤②,将右平行光管调水平；④、将左、右CCD相机装配到高精度调节平台上，调节左、右CCD相机，使左、右CCD相机的光轴分别与左、右平行光管4、的光轴重合，认为左、右CCD相机的光轴平行；⑤、左、右CCD相机与PC机连接，转动调节平台，记录转动角度。可以高精度的标定CCD相机，从而提高被动测距技术的测距精度。
【专利说明】双目被动测距中CCD相机实验标定方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测距技术，特别涉及一种双目光电被动测距中的CCD相机实验标定方法。
【背景技术】
[0002]目前，光电测距技术主要分为主动测距技术和被动测距技术。主动测距技术需要主动发射人造光照射到被测目标，通过分析被测目标反射光的纹理形变或直接测量光的传播时间来得出被测目标距离。主动测距技术存在设备昂贵、操作复杂、易暴露等缺点。被动测距技术是通过探测物体的自然光辐射并进行分析来确定被测目标距离。以往的被动测距技术存在精度低的缺点，特别是CCD相机实验标定精度低，从而影响被动测距技术的测距精度。
【发明内容】
[0003]为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种双目被动测距中CCD相机实验标定方法，它方法简单，算法精确。
[0004]本发明解决的技术问题及所采取的相应技术方案:包括下列步骤:①、将左、右平行光管放置在光学平台上；②、在左平行光管前方放置一个五角棱镜，在与平行光管大体相垂直方向用一自准直仪观察，可以看到十字线，不断调节平行光管，当十字线在自准直仪中线时，左平行光管水平、重复步骤②，将右平行光管调水平、将左、右CCD相机装配到高精度调节平台上，调节左、右CCD相机，使左、右CCD相机的光轴分别与左、右平行光管的光轴重合，认为左、右(XD相机的光轴平行；?、左、右(XD相机与PC机连接，读取图像、提取角点、标定参数、误差分析和图像修正，选择十字丝钣孔和光源强度，使得成像清晰，线段宽度在1?2个像素左右，然后转动调节平台，得到影像和观测点坐标，并记录下转动角度，观测点的数量可以自定义，观测点分布要求均匀，采用等角度间隔进行观测。
[0005]本发明具有下列优点:1)简化了标定过程，处理更快、更准确地收敛到最优解，提闻标定精度，从而提闻测距精度。2)设备简单,不用闻精度主动视觉平台，节约成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0007]图1为本发明结构示意主视图；
[0008]图2为本发明结构示意俯视图。
【具体实施方式】
[0009]如图1、2所示，本发明包括下列步骤:①、将左、右平行光管4、6放置在光学平台3上、在左平行光管4前方放置一个五角棱镜，在与平行光管1大体相垂直方向用一自准直仪观察，可以看到十字线，不断调节平行光管，当十字线在自准直仪中线时，左平行光管4水平、重复步骤②，将右平行光管6调水平；④将左、右CCD相机3、4装配到高精度调节平台2上，调节左、右CXD相机3、4，使左、右CXD相机3、4的光轴分别与左、右平行光管4、6的光轴重合，认为左、右CXD相机3、4的光轴平行；?、左、右CXD相机3、4与PC机连接，读取图像、提取角点、标定参数、误差分析和图像修正，选择十字丝钣孔和光源强度，使得成像清晰，线段宽度在I?2个像素左右，然后转动调节平台2，得到影像和观测点坐标，并记录下转动角度，观测点的数量可以自定义，观测点分布要求均匀，采用等角度间隔进行观测。
[0010]相机参数标定，首先建立针孔摄像机模型，以便后续计算摄像机内外部参数。按照(I)、(2)、(3)、(4)步骤将某点的世界坐标变换为图像坐标系中相应点的像素坐标:
[0011](I)世界坐标系与摄像机坐标系的变换:即三维空间的刚体变换；
[0012](2)图像坐标系与摄像机坐标系的变换；
[0013](3)以毫米为单位的图像坐标系与以像素为单位的图像坐标系的变换；
[0014](4)以像素为单位的图像坐标系与世界坐标系的变换。
[0015]将某点的世界坐标与图像坐标系中相应点的像素坐标关系写为齐次方程的形式。
[0016]标定算法:
[0017](I)通过摄像机读取一组图像并存储，这里采用了多线程技术，图像的采集与处理分别用两个单独的线程进行控制，每当一组图像被采集进缓存中存储后，图像的采集线程便唤醒相应处理线程进行图像处理。
[0018](2)在图像处理线程函数中利用设计的函数自动搜寻角点，并保存相应点的世界坐标及图像坐标。如果该函数返回值为0，各内角点以红点显示，则表示提取角点失败，该幅图像须舍弃，然后继续从缓存中读取图像；若返回值为1，各内角点以绿色点显示并有线段首尾相连，则表示该幅图像的角点提取成功，保存相应图片及其内角点的各坐标值。
[0019](3)如果保存的图片已满足标定所需图片数目则重置图像采集线程与图像处理线程，否则，则应继续采集图片。
[0020](4)为得到角点的精确坐标值，还需将存取的各内角点的坐标值进行亚像素细分，以得到高精度的角点检测值，从而保证标定中所需点坐标的精度。
[0021](5)将得到的各角点的亚像素坐标值代像素坐标关系齐次方程式中，从而计算出摄像机模型的内外参数。
[0022](6)对于所有标定的参数进行非线性最小二乘优化。对于需要标定的摄像机内外参数的优化遵循最大似然准则，采用Levenberg-Marquardt算法进行计算。在实际计算中，以内部参数的相对变化量作为迭代是否收敛的判断依据。
【权利要求】
1.一种双目被动测距CXD相机标定方法，其特征在于:包括下列步骤:①、将左、右平行光管(4、6)放置在光学平台(3)上、在左平行光管(4)前方放置一个五角棱镜，在与平行光管(I)大体相垂直方向用一自准直仪观察，可以看到十字线，不断调节平行光管，当十字线在自准直仪中线时，左平行光管(4)水平、重复步骤②，将右平行光管(6)调水平；④、将左、右C⑶相机(3、4)装配到高精度调节平台(2)上，调节左、右C⑶相机(3、4)，使左、右CXD相机(3、4)的光轴分别与左、右平行光管(4、6)的光轴重合，认为左、右CXD相机(3、4)的光轴平行；?、左、右C⑶相机(3、4)与PC机连接，读取图像、提取角点、标定参数、误差分析和图像修正，选择十字丝钣孔和光源强度，使得成像清晰，线段宽度在I?2个像素左右，然后转动调节平台(2)，得到影像和观测点坐标，并记录下转动角度，观测点的数量可以自定义，观测点分布要求均匀，采用等角度间隔进行观测。
【文档编号】G01C25/00GK103697914SQ201310712158
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月20日 优先权日:2013年12月20日
【发明者】王艳, 武因峰, 赵岩 申请人:河北汉光重工有限责任公司