[发明专利]一种远距离大视场相机参数标定系统和方法

说明书

本发明公开了一种远距离大视场相机参数标定系统，包括测量站，测量站包括左相机测量站和右相机测量站，左相机测量站和右相机测量站均相机、外置双轴倾角传感器、二维姿态调节件、激光测距仪、传感器连接件、俯仰调节件、水平转台、基座连接器和三脚架，本发明还公开了一种远距离大视场相机参数标定方法。本发明既不用制作高精密的标定板，又可以避免常规融合IMU信息的双相机测量站标定受磁场干扰的影响，继而实现低成本、高精度且快速获取双相机测量站各个相机的内部参数和外部参数。

技术领域

本发明属于图像测距技术领域，具体涉及一种远距离大视场相机参数标定系统，还涉及一种远距离大视场相机参数标定方法。

背景技术

近年来，随着计算机科学和相机工业技术的飞速发展，双目立体视觉测量技术已被广泛运用于航空测绘、机械制造、工业无损检测、生物、土木工程等领域。双目立体视觉测量技术是一种基于视差重建原理并利用双站上的相机从不同角度拍摄变形前后被测物的图像，通过数字图像相关方法获取被测物在三维空间中的几何信息的方法。它能够对平面和曲面物体进行三维形貌及变形测量，具有无损、精度高、非接触、系统构建简单、成本低等优点。

为了完成三维形貌及变形测量，首先需要对相机参数进行标定，标定结果的精准性直接影响最终测量输出结果的准确性。因此，相机标定在双目立体视觉测量中处于非常关键的地位。相机参数的标定其实就是确定相机的内部参数和外部参数的过程，其中内部参数包括主点坐标、等效焦距、镜头二阶径向畸变系数、比例系数等。而相机外部参数包括相机之间的空间姿态信息，也就是平移向量和旋转向量。

现有标定方法分为两种：传统标定方法和自标定方法和融合IMU的标定方法。传统标定方法借助高精密的棋盘格标定平板可以达到很高标定精度，但是该方法成本高、标定过程不灵活，只适用于在室内米级以下的小视场条件下的视场标定；自标定方法灵活高，不需要使用标定物，但标定精度较低，仅适用于精度要求不高、100m以下视场条件下的视场标定；而融合IMU的标定方法，由于IMU易受周围电磁场影响，导致偏航角测角精度低，标定结果不理想，同时，相机与IMU 的坐标系变换的标定工作量大，费时费力。

发明内容

本发明的目的是在于针对现有技术存在的上述问题，提供一种远距离大视场相机参数标定系统，还提供一种远距离大视场相机参数标定方法，解决了传统标定方法标定不灵活，仅适用于室内小视场的缺陷，还解决了自标定方法无法实现100m～500m视场条件下高精度标定的缺陷。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种远距离大视场相机参数标定系统，包括测量站，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、左站外置双轴倾角传感器、左站二维姿态调节件、左站激光测距仪、左站传感器连接件、左站俯仰调节件、左站水平转台、左站基座连接器和左站三脚架，

左站基座连接器设置在左站三脚架上，左站水平转台的固定部与左站基座连接器连接，左站水平转台的水平转动部上设置左站俯仰调节件的固定部，左站俯仰调节件的俯仰调节部上设置左站相机和左站外置双轴倾角传感器，左站俯仰调节件的俯仰调节部上还设置有左站传感器连接件，左站二维姿态调节件的固定部与左站传感器连接件连接，左站二维姿态调节件的二维调节部与左站激光测距仪连接；

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

右站基座连接器设置在右站三脚架上，右站水平转台的固定部与右站基座连接器连接，右站水平转台的水平转动部上设置右站俯仰调节件的固定部，右站俯仰调节件的俯仰调节部上设置右站相机和右站外置双轴倾角传感器，右站俯仰调节件的俯仰调节部上还设置有右站传感器连接件，右站二维姿态调节件的固定部与右站传感器连接件连接，右站二维姿态调节件的二维调节部与右站激光测距仪连接。