[发明专利]全景环带立体成像系统及其标定方法与成像方法

权利要求书

1.一种全景环带立体成像系统的标定方法，所述的全景环带立体成像系统包括两个结构相同的同光轴(9)上下间隔布置的全景环带成像单元，两个成像单元的光轴(9)同轴并垂直于地面，形成立体成像系统，全景环带成像单元的投影模型均符合f-θ成像模型；其特征步骤如下：

1)使用带棋盘格的标定板对两个结构相同的全景环带立体成像单元分别进行拍摄标定，获得各自的内参，内参包括镜头的投影中心坐标、近轴焦距、畸变方程系数、主点在虚拟像平面上的投影坐标，主点为距离投影中心为一倍焦距的点，然后进行校正使得两个全景环带立体成像单元的内参在校正后相同；

2)将两个全景环带成像单元上下同轴放置形成所述全景环带立体成像系统，使用相同的带棋盘格的标定板分别进行拍摄，获得全景环带立体成像系统的外参，外参包括两个全景环带成像单元的基线距以及两个全景环带成像单元分别相对于标定板所在平面的投影矩阵；

3)建立世界坐标系，以带棋盘格的标定板所在平面的坐标系作为世界坐标系的XY轴，垂直于标定板的方向为世界坐标系的Z轴；对于两个全景环带成像单元分别建立空间上的虚拟成像平面局部坐标系O₁X₁Y₁Z₁和O₂X₂Y₂Z₂，其中O₁、O₂点为全景环带成像单元的成像面中心，作为虚拟成像平面局部坐标系的原点，成像面中心为成像面与光轴的交点，光轴方向作为Z轴，X轴和Y轴分别为垂直于光轴的投影平面的两个互相垂直方向；

4)利用步骤2)获得的投影矩阵，旋转上方全景环带成像单元(7)和下方全景环带成像单元(8)的局部坐标系，完成对全景环带立体成像系统的标定。

2.根据权利要求1所述的一种全景环带立体成像系统的标定方法，其特征在于：所述步骤3)中具体是：O₁、O₂为下、上全景环带成像单元(8、7)的成像面中心，Z₁、Z₂轴为下、上全景环带成像单元(8、7)的Z轴方向，X₁/X₂轴分别表示下、上全景环带成像单元(8、7)的X轴方向，Y₁/Y₂轴分别表示下、上全景环带成像单元(8、7)的Y轴方向。

3.根据权利要求1所述的一种全景环带立体成像系统的标定方法，其特征在于：所述步骤4)中旋转上方全景环带成像单元(7)和下方全景环带成像单元(8)的局部坐标系具体方法为：

4.1)将上方全景环带成像单元(7)的局部坐标系绕着原点O₂旋转至其Z₂轴与O₁O₂连线重合，

4.2)然后将下方全景环带成像单元(8)的局部坐标系绕着原点O₁旋转至其Z₁轴与O₁O₂连线重合；

4.3)最后将上方全景环带成像单元(7)或者下方全景环带成像单元(8)的X-Y平面绕自身坐标系的Z轴旋转，使得上下全景环带成像单元(7、8)的X和Y轴方向对齐一致。

4.根据权利要求3所述的一种全景环带立体成像系统的标定方法，其特征在于：所述步骤4.1)～4.3)中的旋转角度是根据上方全景环带成像单元(7)相对于下方全景环带成像单元(8)的投影矩阵或者下方全景环带成像单元(8)对于上方全景环带成像单元(7)的投影矩阵获得，所述上方全景环带成像单元(7)相对于下方全景环带成像单元(8)的投影矩阵或者下方全景环带成像单元(8)对于上方全景环带成像单元(7)的投影矩阵是根据步骤2)获得的两个投影矩阵相除获得。