[发明专利]一种适用于仰视和俯视位姿的大视场多视觉视频测量系统全局标定方法

说明书

一种适用于仰视和俯视位姿的大视场多视觉视频测量系统全局标定方法，包括步骤：1)将仰视大视场分割成多个子视场，每个子视场由一套仰视位姿的双目立体视觉系统负责拍摄，每组双目立体视觉系统进行双目立体标定；2)利用一组辅助双目立体视觉系统对大视场多视觉视频测量系统进行全局标定。本发明的优点是：针对目前基于全站仪的全局标定方法无法在仰视或俯视位姿下进行全局标定、且需要繁琐的人工瞄准和读数操作、人工误差大、标定速度慢等问题，本发明提出了基于一组辅助立体视觉系统视场重叠拼接的全局标定方法，适用于包括仰视和俯视在内的任意位姿多视觉视频测量系统全局标定，同时具有操作方便、精度高、速度快和成本低等优点。

技术领域

本发明涉及多视觉视频测量系统全局标定方法，尤其涉及一种适用于仰视和俯视位姿的大视场多视觉视频测量系统全局标定方法。

背景技术

立体视觉测量作为一种新型的高精度非接触测量方法，被广泛应用于工业、农业、国防等领域。近年来，随着待测构件尺寸的不断增大，大视场的立体视觉测量系统备受关注。由于该类视觉测量系统通常需要多组相机的视场拼接，不同双目立体视觉系统三维坐标系的全局标定是其关键步骤，因此，精准、高效、自动地对不同双目立体视觉系统进行全局标定，对提高大视场多视觉视频测量系统的实用性具有重要的意义。

目前多视觉视频测量系统全局标定采用的方法是全站仪法：该方法利用全站仪一次完成一个空间点的水平角、高度角、距离的测量，即一站式完成一个空间点的三维信息测量。通过获取不同立体视觉系统视场中空间特征点三维信息，对大视场多视觉视频测量系统进行全局标定。但全站仪垂直方向上视角范围较小，不适用于仰视和俯视位姿空间点的三维测量，在位姿和空间受限的场景中无法使用；此外，全站仪需要人工逐点测量特征点坐标，通过人眼对齐十字丝和标记点的误差范围不可控。

综上所述，目前的全局标定方法无法满足自动化标定大视场多视觉视频测量系统的需求。本发明通过添加另外的双目立体视觉系统，分别覆盖部分待拼接的其他不同双目立体视觉系统，可以使全局标定过程高效和自动化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于仰视和俯视位姿的大视场多视觉视频测量系统全局标定方法。旨在解决现有全局标定技术无法在仰视和俯视位姿下标定、操作不方便、效率低和精度不高的问题。本发明方法包括以下方法步骤：

1)构建仰视或俯视位姿下的大视场多视觉视频测量系统，具体包括以下步骤：

(1.1)利用两个工业相机、图像采集卡、光源、光电传感器和工业计算机构建一套高速双目立体视觉系统；

(1.2)将待测的仰视或俯视大视场分割成N个互不重叠的子视场，每个子视场由一套仰视或俯视双目立体视觉系统H_i(i＝1…N)负责拍摄测量；

(1.3)对每组仰视或俯视双目立体视觉系统进行立体标定。

2)利用一组辅助双目立体视觉系统L对大视场多视觉视频测量系统进行全局标定，具体包括以下步骤：

(2.1)L的视场同时与H₁和H₂的部分视场重叠，重叠区域记为LH₁和LH₂；

(2.2)通过LH₁区域的多个非共线靶标点，计算H₁与L之间的旋转平移矩阵R_1,L和T_1,L；

(2.3)通过LH₂区域的多个非共线靶标点，计算H₂与L之间的旋转平移矩阵R_2,L和T_2,L；