雙目視覺系統(tǒng)校正方法及校正設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例中公開了一種雙目視覺系統(tǒng)校正方法,所述方法包括獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo);獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差;根據(jù)所述三維坐標(biāo)誤差和原始三維坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的校正三維坐標(biāo),以校正所述雙目視覺系統(tǒng)。其中,獲取目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差包括:獲取參考點(diǎn)在所述世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo),所述參考點(diǎn)經(jīng)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(biāo)系中,所述參考點(diǎn)到所述目標(biāo)物點(diǎn)的平移投影量;根據(jù)所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差。本發(fā)明能提高雙目視覺系統(tǒng)的測量精度。
【專利說明】雙目視覺系統(tǒng)校正方法及校正設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測量領(lǐng)域,特別涉及雙目視覺系統(tǒng)校正方法及校正設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)中期剛剛起步的雙目立體視覺技術(shù),伴隨著新理論方法的不斷涌現(xiàn),已經(jīng)發(fā)展為多領(lǐng)域交叉綜合的新學(xué)科,在機(jī)器人視覺、工業(yè)圖像檢測、空間遙感技術(shù)、醫(yī)學(xué)圖像分析、軍事導(dǎo)航技術(shù)和交通管理等諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。雙目立體視覺技術(shù)是以圖像傳感器為手段,檢測空間物體的三維坐標(biāo),進(jìn)而得到物體的尺寸、運(yùn)動狀態(tài)等相關(guān)信息。
[0003]雙目視覺系統(tǒng)中的系統(tǒng)誤差對三維坐標(biāo)獲取結(jié)果影響比較大。對于針孔攝像頭系統(tǒng)模型而言,系統(tǒng)誤差一般來源于鏡頭畸變,以及CCD成像技術(shù)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(shù)的改善均得到顯著改善,可滿足大部分應(yīng)用的精度要求。但是,從雙目視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)來看,內(nèi)外標(biāo)定參數(shù)、圖像坐標(biāo)主點(diǎn)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(tǒng)的測量精度產(chǎn)生較大影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種雙目視覺系統(tǒng)校正方法及校正設(shè)備,能提高雙目視覺系統(tǒng)的測量精度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案:
[0006]一方面,提供了一種雙目視覺系統(tǒng)校正方法,所述雙目視覺系統(tǒng)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(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo);
[0008]獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差;
[0009]根據(jù)所述三維坐標(biāo)誤差和原始三維坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的校正三維坐標(biāo),以校正所述雙目視覺系統(tǒng);
[0010]其中,所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo),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(biāo)物點(diǎn)經(jīng)主成像單元成像后在主圖像坐標(biāo)系中的主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)經(jīng)輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標(biāo)系中的輔助像點(diǎn)坐標(biāo);
[0013]獲取所述主像點(diǎn)和輔助像點(diǎn)之間的視差,所述視差為所述主像點(diǎn)橫坐標(biāo)值和輔助像點(diǎn)橫坐標(biāo)值的差值;
[0014]根據(jù)所述基線長度、主像點(diǎn)坐標(biāo)、成像系統(tǒng)焦距以及視差,獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的所述原始三維坐標(biāo);
[0015]所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差,包括:
[0016]獲取參考點(diǎn)在所述世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo),所述參考點(diǎn)經(jīng)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(biāo)系中,所述參考點(diǎn)到所述目標(biāo)物點(diǎn)的平移投影量;
[0018]根據(jù)所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差。
[0019]優(yōu)選的,在所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo)之前,所述方法還包括:
[0020]建立世界坐標(biāo)系;
[0021 ] 在主圖像平面建立主圖像坐標(biāo)系,在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標(biāo)系。
[0022]優(yōu)選的,所述根據(jù)基線長度、主像點(diǎn)坐標(biāo)、成像系統(tǒng)焦距以及視差,獲取目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的所述原始三維坐標(biāo),包括:根據(jù)以下公式獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的原始三維坐標(biāo):
[0023]
【權(quán)利要求】
1.一種雙目視覺系統(tǒng)校正方法,其特征在于,所述雙目視覺系統(tǒng)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(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo); 獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差; 根據(jù)所述三維坐標(biāo)誤差和原始三維坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的校正三維坐標(biāo),以校正所述雙目視覺系統(tǒng); 其中,所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo),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(biāo)物點(diǎn)經(jīng)主成像單元成像后在主圖像坐標(biāo)系中的主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)經(jīng)輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標(biāo)系中的輔助像點(diǎn)坐標(biāo); 獲取所述主像點(diǎn)和輔助像點(diǎn)之間的視差,所述視差為所述主像點(diǎn)橫坐標(biāo)值和輔助像點(diǎn)橫坐標(biāo)值的差值; 根據(jù)所述基線長度、主像點(diǎn)坐標(biāo)、成像系統(tǒng)焦距以及視差,獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的所述原始三維坐標(biāo); 所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差,包括: 獲取參考點(diǎn)在所述世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo),所述參考點(diǎn)經(jīng)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(biāo)系中,所述參考點(diǎn)到所述目標(biāo)物點(diǎn)的平移投影量; 根據(jù)所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,在所述獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo)之前,所述方法還包括: 建立世界坐標(biāo)系; 在主圖像平面建立主圖像坐標(biāo)系,在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標(biāo)系。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)基線長度、主像點(diǎn)坐標(biāo)、成像系統(tǒng)焦距以及視差,獲取目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的所述原始三維坐標(biāo),包括:根據(jù)以下公式獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的原始三維坐標(biāo):
d y bV Sl=——
(I 7 ¥
Z =——
d 其中,b為基線長度,U1為主像點(diǎn)橫坐標(biāo)軸坐標(biāo)值,V為主像點(diǎn)縱坐標(biāo)軸坐標(biāo)值,d為視差,f為主成像單元焦距。
4.如權(quán)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(biāo)平移投影量和縱坐標(biāo)平移投影量,所述橫坐標(biāo)平移投影量根據(jù)世界坐標(biāo)系中所述參考點(diǎn)橫坐標(biāo)值與所述目標(biāo)物點(diǎn)橫坐標(biāo)值獲取,所述縱坐標(biāo)平移投影量根據(jù)世界坐標(biāo)系中所述參考點(diǎn)縱坐標(biāo)值與所述目標(biāo)物點(diǎn)縱坐標(biāo)值獲取。
5.如權(quán)利要求4所述的方法,其特征在于,所述根據(jù)平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差包括:根據(jù)以下公式獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差:
6.一種雙目視覺系統(tǒng)校正設(shè)備,其特征在于,所述雙目視覺系統(tǒng)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(tǒng)校正設(shè)備包括: 原始坐標(biāo)獲取單元,用于獲取目標(biāo)物點(diǎn)的原始三維坐標(biāo); 誤差獲取單元,用于獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的三維坐標(biāo)誤差; 校正坐標(biāo)獲取單元,用于根據(jù)所述三維坐標(biāo)誤差和原始三維坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)的校正三維坐標(biāo),以校正所述雙目視覺系統(tǒng); 其中,所述原始坐標(biāo)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(diǎn)坐標(biāo)獲取子單元,用于獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)經(jīng)主成像單元成像后在主圖像坐標(biāo)系中的主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)經(jīng)輔助成像單元成像后在輔助圖像坐標(biāo)系中的輔助像點(diǎn)坐標(biāo); 視差獲取子單元,用于獲取所述主像點(diǎn)和輔助像點(diǎn)之間的視差,所述視差為所述主像點(diǎn)橫坐標(biāo)值和輔助像點(diǎn)橫坐標(biāo)值的差值; 原始坐標(biāo)獲取子單元,用于根據(jù)所述基線長度、主像點(diǎn)坐標(biāo)、成像系統(tǒng)焦距以及視差,獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的所述原始三維坐標(biāo); 所述誤差獲取單元包括: 參考點(diǎn)坐標(biāo)獲取子單元,用于獲取參考點(diǎn)在所述世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo),所述參考點(diǎn)經(jīng)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(biāo)系中,所述參考點(diǎn)到所述目標(biāo)物點(diǎn)的平移投影量; 誤差獲取子單元,用于根據(jù)所述平移投影量、視差、基線長度以及所述主像點(diǎn)坐標(biāo),獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)誤差。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其特征在于,所述設(shè)備還包括: 世界坐標(biāo)系建立單元,用于建立世界坐標(biāo)系; 圖像坐標(biāo)系建立單元,用于在主圖像平面建立主圖像坐標(biāo)系,還用于在輔助圖像平面建立輔助圖像坐標(biāo)系。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其特征在于,所述原始坐標(biāo)獲取子單元還用于根據(jù)以下公式獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的原始三維坐標(biāo):
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備,其特征在于,所述平移投影量包括橫坐標(biāo)平移投影量和縱坐標(biāo)平移投影量,所述橫坐標(biāo)平移投影量根據(jù)世界坐標(biāo)系中所述參考點(diǎn)橫坐標(biāo)值與所述目標(biāo)物點(diǎn)橫坐標(biāo)值獲取,所述縱坐標(biāo)平移投影量根據(jù)世界坐標(biāo)系中所述參考點(diǎn)縱坐標(biāo)值與所述目標(biāo)物點(diǎn)縱坐標(biāo)值獲取。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備,所述誤差獲取子單元還用于根據(jù)以下公式獲取所述目標(biāo)物點(diǎn)在世界坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)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(yōu)先權(quán)日:2014年4月17日
【發(fā)明者】張志斌, 李輝 申請人:內(nèi)蒙古大學(xué)