[发明专利]一种可见光与热红外融合的立体成像装置及其标定方法

权利要求书

1.一种可见光与热红外融合的立体成像装置，其特征在于，包括双相机云台、用以支撑所述双相机云台的支架以及置于所述双相机云台的可见光相机和热红外相机。

2.如权利要求1所述的可见光与热红外融合的立体成像装置，其特征在于，所述立体成像装置还包括用以控制所述可见光相机和热红外相机，使其中一个相机单独或两个相机同时曝光的遥控器。

3.如权利要求1或2所述的可见光与热红外融合的立体成像装置，其特征在于，所述可见光与热红外融合的立体成像装置进一步包括分别对所述可见光相机和热红外相机的内参数、畸变参数以及所述可见光相机与热红外相机之间的相对旋转和平移进行标定的标定板。

4.如权利要求3所述的立体成像装置，其特征在于，所述标定板由发光二极管阵列和黑白棋盘格组成，两者相对位置固定且处于同一平面。

5.一种对如权利要求1所述的立体成像装置进行标定的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

对可见光相机的内参数和畸变参数进行标定；

对热红外相机的内参数和畸变参数进行标定；

对所述可见光相机与热红外相机之间的相对旋转和平移进行标定。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对可见光相机的内参数和畸变参数进行标定的步骤具体为：

利用所述可见光相机从不同角度获得标定板中黑白棋盘格可见光成像的图像序列；

通过棋盘格识别算法自动提取所述图像序列中每一幅图像中的棋盘格交叉点；

根据张正友平面标定法，标定出所述可见光相机的内参数K_c和畸变参数k_c1,k_c2,p_c1,p_c2。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述对热红外相机的内参数和畸变参数进行标定的步骤具体为：

利用所述热红外相机从不同角度获得标定板中发光二极管阵列热红外成像的图像序列；

对于所述图像序列中每一幅图像，首先进行图像二值化，对二值图像中所有亮点，分别提取白色部分轮廓，拟合椭圆形区域，求出椭圆圆心图像位置；

根据张正友平面标定法，标定出所述热红外相机的内参数K_t和畸变参数k_t1,k_t2,p_t1,p_t2。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述可见光相机与热红外相机之间的相对旋转和平移进行标定的步骤具体为：

利用整个可见光与热红外融合的立体成像装置从不同角度多次对所述标定板进行成像，成像时使所述可见光相机和热红外相机同时曝光，分别获得可见光图像序列和热红外图像序列；

对于每一幅可见光图像C_i，提取棋盘格交叉点坐标，利用PNP算法，求得此时可见光相机相对于其参考坐标系的旋转R_ci和平移t_ci；

对于每一幅热红外图像T_i，提取所有发光二极管成像光斑的中心点坐标，利用PNP算法，求得此时热红外相机相对于其参考坐标系的旋转R_ti和平移t_ti；

利用相邻两次不同图像对C_i，C_j和T_i，T_j，获得的R_ci，t_ci，R_cj，t_cj和R_ti，t_ti，Rt_j，tt_j，分别计算出两幅可见光图像的可见光相机相对旋转R_cij和相对平移t_cij以及两幅热红外图像的热红外相机相对旋转R_tij和相对平移t_tij；

根据手眼标定方法，计算获得所述热红外相机与可见光相机之间的相对旋转R_tc和平移t_tc的标定结果。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述可见光相机的参考坐标系以棋盘格左上角交叉点为坐标原点O_c，向下为X_c轴，向右为Y_c轴，垂直棋盘格平面向外为Z_c轴；

所述热红外相机的参考坐标系以发光二极管阵列左上角为坐标原点O_t，向下为X_t轴，向右为Y_t轴，垂直标定板平面向外为Z_t轴。