[发明专利]一种远距离大视场相机参数标定系统和方法

权利要求书

1.一种远距离大视场相机参数标定系统，包括测量站，其特征在于，测量站包括左相机测量站和右相机测量站，

左相机测量站包括左站相机(1a)、左站外置双轴倾角传感器(2a)、左站二维姿态调节件(3a)、左站激光测距仪(4a)、左站传感器连接件(5a)、左站俯仰调节件(6a)、左站水平转台(7a)、左站基座连接器(8a)和左站三脚架(9a)，

左站基座连接器(8a)设置在左站三脚架(9a)上，左站水平转台(7a)的固定部与左站基座连接器(8a)连接，左站水平转台(7a)的水平转动部上设置左站俯仰调节件(6a)的固定部，左站俯仰调节件(6a)的俯仰调节部上设置左站相机(1a)和左站外置双轴倾角传感器(2a)，左站俯仰调节件(6a)的俯仰调节部上还设置有左站传感器连接件(5a)，左站二维姿态调节件(3a)的固定部与左站传感器连接件(5a)连接，左站二维姿态调节件(3a)的二维调节部与左站激光测距仪(4a)连接；

右相机测量站包括右站相机(1b)、右站外置双轴倾角传感器(2b)、右站二维姿态调节件(3b)、右站激光测距仪(4b)、右站传感器连接件(5b)、右站俯仰调节件(6b)、右站水平转台(7b)、右站基座连接器(8b)和右站三脚架(9b)，

右站基座连接器(8b)设置在右站三脚架(9b)上，右站水平转台(7b)的固定部与右站基座连接器(8b)连接，右站水平转台(7b)的水平转动部上设置右站俯仰调节件(6b)的固定部，右站俯仰调节件(6b)的俯仰调节部上设置右站相机(1b)和右站外置双轴倾角传感器(2b)，右站俯仰调节件(6b)的俯仰调节部上还设置有右站传感器连接件(5b)，右站二维姿态调节件(3b)的固定部与右站传感器连接件(5b)连接，右站二维姿态调节件(3b)的二维调节部与右站激光测距仪(4b)连接。

2.一种远距离大视场相机参数标定方法，利用权利要求1所述的一种远距离大视场相机参数系统，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：利用张正友标定法分别获取左站相机(1a)的第一内部参数K₁和右站相机(1b)的第二内部参数K₂，

步骤2：将左站相机(1a)和右站相机(1b)相隔一定距离且等高度架设；

步骤3：通过左站外置双轴倾角传感器(2a)获得第一俯仰角和第一横滚角，通过右站外置双轴倾角传感器(2b)获得第二俯仰角和第二横滚角；

通过左站水平转台(7a)的内置双轴倾角传感器获得左站相机(1a)的第一偏航角，通过右站水平转台(7b)的内置双轴倾角传感器获得右站相机(1b)的第二偏航角；

步骤4：调整左站水平转台(7a)和右站水平转台(7b)处于水平状态；

步骤5：旋转左站水平转台(7a)和右站水平转台(7b)，使左站相机(1a)和右站相机(1b)保持严格对视；

步骤6：左站相机(1a)和右站相机(1b)对准被测物，记录此时的第一偏航角γ₁、第一俯仰角α₁、第一横滚角β₁、第二偏航角γ₂、第二俯仰角α₂和第二横滚角β₂；

步骤7：确定左站相机(1a)和右站相机(1b)的空间旋转矩阵R；

步骤8：将带有一个特征点的标定靶在左站相机(1a)和右站相机(1b)的公共视场空间自由移动，通过左站相机(1a)和右站相机(1b)获得N对左站标定靶图像和右站标定靶图像；

步骤9：左站标定靶图像和右站标定靶图像的特征点像素坐标分别表示为和i表示对数的序号，i∈{1～N}；

步骤10：分别求取左站标定靶图像和右站标定靶图像中的特征点像点的质心，进而求取左站相机图像的归一化变换矩阵D和右站相机图像归一化变换矩阵D′；根据左站相机图像的归一化变换矩阵D可得到左站相机的归一化后的特征点像素坐标和右站站相机的归一化后的特征点像素坐标

步骤11：求解匹配原始数据的基础矩阵F；

步骤12：计算本质矩阵E；

步骤13：对步骤12获取的本质矩阵E进行奇异值分解为步骤7获得的空间旋转矩阵R和平移向量T′，进而获得平移向量T′＝(T_X，T_Y，T_Z)^T；

步骤14：计算比例因子s＝L，其中L为基线长度，，计算平移向量t＝LT′。