双目视觉系统校正方法及校正设备的制作方法
【专利摘要】本发明的实施例中公开了一种双目视觉系统校正方法，所述方法包括获取目标物点的原始三维坐标；获取所述目标物点的三维坐标误差；根据所述三维坐标误差和原始三维坐标，获取所述目标物点的校正三维坐标，以校正所述双目视觉系统。其中，获取目标物点的三维坐标误差包括：获取参考点在所述世界坐标系中的三维坐标，所述参考点经主成像单元成像后位于所述主图像平面的中心；获取所述世界坐标系中，所述参考点到所述目标物点的平移投影量；根据所述平移投影量、视差、基线长度以及所述主像点坐标，获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差。本发明能提高双目视觉系统的测量精度。
【专利说明】双目视觉系统校正方法及校正设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及测量领域，特别涉及双目视觉系统校正方法及校正设备。
【背景技术】
[0002]20世纪中期刚刚起步的双目立体视觉技术，伴随着新理论方法的不断涌现，已经发展为多领域交叉综合的新学科，在机器人视觉、工业图像检测、空间遥感技术、医学图像分析、军事导航技术和交通管理等诸多领域得到了广泛应用。双目立体视觉技术是以图像传感器为手段，检测空间物体的三维坐标，进而得到物体的尺寸、运动状态等相关信息。
[0003]双目视觉系统中的系统误差对三维坐标获取结果影响比较大。对于针孔摄像头系统模型而言，系统误差一般来源于镜头畸变，以及CCD成像技术造成的图像噪声和量化误差。目前上述三种误差随着镜头工艺提高与CXD摄像头成像技术的改善均得到显著改善，可满足大部分应用的精度要求。但是，从双目视觉系统设计参数来看，内外标定参数、图像坐标主点位置、基线长度、两光轴夹角及被测物体到摄像头深度也可以引起误差。误差会对双目视觉系统的测量精度产生较大影响。
【发明内容】
[0004]本发明实施例中提供了一种双目视觉系统校正方法及校正设备，能提高双目视觉系统的测量精度。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案:
[0006]一方面，提供了一种双目视觉系统校正方法，所述双目视觉系统包括主成像单元、辅助成像单元，所述主成像单元和辅助成像单元的光轴平行、焦距相等，所述方法包括:
[0007]获取目标物点的原始三维坐标；
[0008]获取所述目标物点的三维坐标误差；
[0009]根据所述三维坐标误差和原始三维坐标，获取所述目标物点的校正三维坐标，以校正所述双目视觉系统；
[0010]其中，所述获取目标物点的原始三维坐标,包括:
[0011]获取基线长度，所述基线长度为主成像单元光心和辅助成像单元光心之间的距离；
[0012]获取所述目标物点经主成像单元成像后在主图像坐标系中的主像点坐标，获取所述目标物点经辅助成像单元成像后在辅助图像坐标系中的辅助像点坐标；
[0013]获取所述主像点和辅助像点之间的视差，所述视差为所述主像点横坐标值和辅助像点横坐标值的差值；
[0014]根据所述基线长度、主像点坐标、成像系统焦距以及视差，获取所述目标物点在世界坐标系中的所述原始三维坐标；
[0015]所述获取目标物点的三维坐标误差，包括:
[0016]获取参考点在所述世界坐标系中的三维坐标，所述参考点经主成像单元成像后位于所述主图像平面的中心；
[0017]获取所述世界坐标系中，所述参考点到所述目标物点的平移投影量；
[0018]根据所述平移投影量、视差、基线长度以及所述主像点坐标，获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差。
[0019]优选的,在所述获取目标物点的原始三维坐标之前,所述方法还包括:
[0020]建立世界坐标系；
[0021 ] 在主图像平面建立主图像坐标系，在辅助图像平面建立辅助图像坐标系。
[0022]优选的，所述根据基线长度、主像点坐标、成像系统焦距以及视差，获取目标物点在世界坐标系中的所述原始三维坐标，包括:根据以下公式获取所述目标物点在世界坐标系中的原始三维坐标:
[0023]
【权利要求】
1.一种双目视觉系统校正方法，其特征在于，所述双目视觉系统包括主成像单元、辅助成像单元，所述主成像单元和辅助成像单元的光轴平行、焦距相等，所述方法包括: 获取目标物点的原始三维坐标； 获取所述目标物点的三维坐标误差； 根据所述三维坐标误差和原始三维坐标，获取所述目标物点的校正三维坐标，以校正所述双目视觉系统； 其中，所述获取目标物点的原始三维坐标，包括: 获取基线长度，所述基线长度为主成像单元光心和辅助成像单元光心之间的距离； 获取所述目标物点经主成像单元成像后在主图像坐标系中的主像点坐标，获取所述目标物点经辅助成像单元成像后在辅助图像坐标系中的辅助像点坐标； 获取所述主像点和辅助像点之间的视差，所述视差为所述主像点横坐标值和辅助像点横坐标值的差值； 根据所述基线长度、主像点坐标、成像系统焦距以及视差，获取所述目标物点在世界坐标系中的所述原始三维坐标； 所述获取目标物点的三维坐标误差，包括: 获取参考点在所述世界坐标系中的三维坐标，所述参考点经主成像单元成像后位于所述主图像平面的中心； 获取所述世界坐标系中，所述参考点到所述目标物点的平移投影量； 根据所述平移投影量、视差、基线长度以及所述主像点坐标，获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取目标物点的原始三维坐标之前，所述方法还包括: 建立世界坐标系； 在主图像平面建立主图像坐标系，在辅助图像平面建立辅助图像坐标系。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据基线长度、主像点坐标、成像系统焦距以及视差，获取目标物点在世界坐标系中的所述原始三维坐标，包括:根据以下公式获取所述目标物点在世界坐标系中的原始三维坐标:
d y bV Sl=——
(I 7 ￥
Z =——
d 其中，b为基线长度，U1为主像点横坐标轴坐标值，V为主像点纵坐标轴坐标值，d为视差，f为主成像单元焦距。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平移投影量包括横坐标平移投影量和纵坐标平移投影量，所述横坐标平移投影量根据世界坐标系中所述参考点横坐标值与所述目标物点横坐标值获取，所述纵坐标平移投影量根据世界坐标系中所述参考点纵坐标值与所述目标物点纵坐标值获取。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据平移投影量、视差、基线长度以及所述主像点坐标，获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差包括:根据以下公式获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差:
6.一种双目视觉系统校正设备，其特征在于，所述双目视觉系统包括主成像单元、辅助成像单元，所述主成像单元和辅助成像单元的光轴平行、焦距相等，所述双目视觉系统校正设备包括: 原始坐标获取单元，用于获取目标物点的原始三维坐标； 误差获取单元，用于获取所述目标物点的三维坐标误差； 校正坐标获取单元，用于根据所述三维坐标误差和原始三维坐标，获取所述目标物点的校正三维坐标，以校正所述双目视觉系统； 其中，所述原始坐标获取单元包括: 基线获取子单元，用于获取基线长度，所述基线长度为主成像单元光心和辅助成像单元光心之间的距离； 像点坐标获取子单元，用于获取所述目标物点经主成像单元成像后在主图像坐标系中的主像点坐标，获取所述目标物点经辅助成像单元成像后在辅助图像坐标系中的辅助像点坐标； 视差获取子单元，用于获取所述主像点和辅助像点之间的视差，所述视差为所述主像点横坐标值和辅助像点横坐标值的差值； 原始坐标获取子单元，用于根据所述基线长度、主像点坐标、成像系统焦距以及视差，获取所述目标物点在世界坐标系中的所述原始三维坐标； 所述误差获取单元包括: 参考点坐标获取子单元，用于获取参考点在所述世界坐标系中的三维坐标，所述参考点经主成像单元成像后位于所述主图像平面的中心； 投影量获取子单元，用于获取所述世界坐标系中，所述参考点到所述目标物点的平移投影量； 误差获取子单元，用于根据所述平移投影量、视差、基线长度以及所述主像点坐标，获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差。
7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述设备还包括: 世界坐标系建立单元，用于建立世界坐标系； 图像坐标系建立单元，用于在主图像平面建立主图像坐标系，还用于在辅助图像平面建立辅助图像坐标系。
8.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述原始坐标获取子单元还用于根据以下公式获取所述目标物点在世界坐标系中的原始三维坐标:
9.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述平移投影量包括横坐标平移投影量和纵坐标平移投影量，所述横坐标平移投影量根据世界坐标系中所述参考点横坐标值与所述目标物点横坐标值获取，所述纵坐标平移投影量根据世界坐标系中所述参考点纵坐标值与所述目标物点纵坐标值获取。
10.如权利要求9所述的设备，所述误差获取子单元还用于根据以下公式获取所述目标物点在世界坐标系中的三维坐标误差:
【文档编号】G01B11/00GK103983186SQ201410154220
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】张志斌, 李辉 申请人:内蒙古大学