[发明专利]架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法

权利要求书

1.一种架空输电通道图像监测中大场景双目测距及其校正方法，包括：

S1：采用标定杆法在远距离大场景视野条件中对双目相机标定；

S11：用一个塔尺在架空线路通道中作为标定杆，将塔尺拉长至4米，每隔一米的位置做标记，作为标定点；

S12：在距离相机正前方75米的位置处，沿横向和纵向每隔5米拍摄一组与地面垂直的标定杆的图像，每个方向拍五组；

S13：标定杆的25个摆放位置编号依次记为a1～e5，形成一个在空间上1200m³的标定范围，每个标定杆上提取的4个标定点形成了6个标定平面；

S2：缩放图像比例校正标定出的焦距参数，减小两相机之间的焦距差；

S21：设定比例因子k_i，i＝1时，由于初次标定不对图像进行缩放，所以k₁不存在，初次标定结果中左相机焦距f_L1大于右相机焦距f_R1；当i＝2时，比例因子的初始值为：

k₂＝f_L1/f_R1

其中，f_L1为左相机焦距，f_R1为右相机焦距；

S22：以左相机图像为基准，对初始右图像按比例k_i进行缩放，之后对相机重新进行标定，当标定结果中左相机焦距f_Li大于右相机焦距f_Ri，取

k_i+1＝2(k_i-1)+1＝2k_i-1

当左相机焦距f_Li小于右相机焦距f_Ri，说明右图像的焦距过度校正，取

k_i+1＝(k_i+1)/2

其中，k_i为比例因子；

S23：设定循环次数，所述循环次数与标定次数相同，其中每次计算的k_i值用于第i次标定前图片的缩放；

S3：利用拟牛顿法对三维坐标系旋转角度进行寻优，使相机坐标系与地面坐标系尽量重合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：构造目标函数，坐标系变换过程中，以在X，Y，Z方向上旋转的角度α，β，γ作为三个变量，得到旋转之后的矩阵为：

其中，(x_nj，y_nj，z_nj)为第n个位置上的标杆上从上至下第j个标定点的重建三维坐标，(x^r_nj，y^r_nj，z^r_nj)是其旋转之后的坐标，R₁，R₂，R₃分别为X，Y，Z轴方向的旋转矩阵；

S32：计算第n根标定杆4个标定点的几何平均误差为：

其中，(x_nj，y_nj，z_nj)为第n个位置上的标杆上从上至下第j个标定点的重建三维坐标，(x’_nj，y’_nj，z’_nj)是与其对应的地面坐标系的理想坐标；

S33：目标函数取a1～e5标定杆中的最大的平均误差，计算公式为：

H＝max(H_n)(n＝1，...，25)

其中，H_n为几何平均误差；

S34：将旋转之后的坐标系以X-Z平面为基准翻转，并沿Y轴向下平行移动，使坐标系原点尽量贴近地面。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双目相机标定是基于采集到的图像信息，通过构建已知的物和像之间的关系，计算双目相机内参数、外参数的过程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述内参数包括镜头畸变、主点坐标和焦距；外参数包括两个相机之间以及与世界坐标之间的旋转矩阵和平移矩阵。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述6个标定平面中五个是横向，一个是纵向。