[发明专利]一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法及系统

权利要求书

1.一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法，其特征在于，包括：

利用双目成像系统拍摄无人机携带的标记板，得到标记图像；所述标记板上设有标记点；所述双目成像系统包括双目相机以及成像镜头，所述双目相机包括左相机和右相机；所述无人机在所述双目成像系统的远距离大视场条件下飞行；

根据所述标记图像确定所述双目成像系统的基本矩阵；

根据所述基本矩阵确定所述双目成像系统的等效焦距；

根据所述基本矩阵确定所述双目成像系统的本质矩阵；

根据所述本质矩阵确定所述双目成像系统的旋转矩阵以及平移向量；所述旋转矩阵为所述左相机对所述右相机的旋转矩阵或所述右相机对所述左相机的旋转矩阵；所述平移向量为所述左相机到所述右相机的平移向量或所述右相机到所述左相机的平移向量；

根据最小二乘拟合法对所述等效焦距、所述旋转矩阵以及所述平移向量进行优化，得到优化后的相机参数；运用无人机运载标志物，在大视场范围内飞行，相机采集飞行过程中标志物的图像，实现大视场条件下的相机自标定；无需借助大型的特定标定物，只需要利用无人机携带两个已知距离的标记点即可完成相机系统的标定。

2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，在所述利用双目成像系统拍摄无人机所携带的标记板，得到标记图像之前，还包括：

利用张正友标定法估计出所述双目成像系统的主点坐标以及镜头畸变；所述主点坐标包括所述左相机的第一主点坐标以及所述右相机的第二主点坐标；所述镜头畸变包括左相机的第一镜头畸变以及右相机的第二镜头畸变。

3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述标记图像确定所述双目成像系统的基本矩阵，具体包括：

根据所述标记图像，确定所述标记点在所述左相机的第一齐次坐标；

根据所述标记图像，确定所述标记点在所述右相机的第二齐次坐标；

根据公式x′^TFx＝0计算所述双目成像系统的基本矩阵；

其中，x′为所述第二齐次坐标，x为所述第一齐次坐标，F为所述基本矩阵，x’^T为所述第二齐次坐标x’的转置矩阵。

4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述基本矩阵确定所述双目成像系统的等效焦距，具体包括：

根据所述基本矩阵以及所述主点坐标确定半校正基本矩阵；所述半校正基本矩阵由以下公式表示：

其中，(cx,cy)为所述第一主点坐标，(cx’,cy’)为所述第二主点坐标；

对所述半校正基本矩阵进行奇异值分解，计算得到自标定方程组；

根据所述自标定方程组确定所述双目成像系统的等效焦距。

5.根据权利要求4所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述基本矩阵确定所述双目成像系统的本质矩阵，具体包括：

获取所述双目成像系统的内参矩阵；所述内参矩阵包括所述左相机的第一内参矩阵以及所述右相机的第二内参矩阵；

根据所述基本矩阵以及所述内参矩阵确定所述本质矩阵。

6.根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，所述根据所述本质矩阵确定所述双目成像系统的旋转矩阵以及平移向量，具体包括：

对所述本质矩阵进行奇异值分解，确定分解后的本质矩阵；

对所述分解后的本质矩阵进行修订，得到所述双目成像系统的旋转矩阵以及平移向量。

7.根据权利要求6所述的标定方法，其特征在于，所述根据最小二乘拟合法对所述等效焦距、所述旋转矩阵以及所述平移向量进行优化，得到优化后的相机参数，具体包括：

根据所述等效焦距、所述旋转矩阵以及所述平移向量，获取所述标记点在以所述左相机为世界坐标系下的三维坐标；

根据所述三维坐标确定重投影坐标；

根据所述重投影坐标以及所述三维坐标确定重投影误差；

采用最小二乘拟合法对所述重投影误差最小化，得到优化后的相机参数。