[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

说明书

本发明公开了一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法及系统。该标定方法包括：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；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。采用本发明所提供的标定方法及系统，能够在远距离大视场条件下以低成本对相机的内外参数进行标定。

技术领域

本发明涉及光电检测领域，特别是涉及一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法及系统。

背景技术

双相机系统的标定实质上是确定相机内外参的过程，其中内参是相机本身固有的、与位置无关的内部几何与光学参数，内参包括：图像主点坐标、等效焦距、比例因子以及镜头畸变等；而外参是指双相机的相对位置关系，一般用旋转矩阵和平移向量表示。广义上双相机的标定可分为传统的标定方法以及自标定方法。传统的标定方法，通常采用经典的基于径向约束的Tsai标定法或者基于2D平面标靶的张正友标定，这两个方法均需要借助精密制作的网格或者棋盘格标定平板。该标定方法精确，操作方便，但只适用于米级以下的小视场标定，而由于标定板制作昂贵、使用不方便等原因，无法在大于10米以上的大视场条件下对相机进行标定。

发明内容

本发明的目的是提供一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法及系统，以解决现有技术中标定板制作昂贵，且无法在大视场条件下对相机进行标定。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种远距离大视场条件下相机参数的标定方法，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。

可选的，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。

可选的，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。