[发明专利]一种基于移动显示屏的大尺寸双目视觉离焦标定方法

说明书

本发明一种基于移动显示屏的大尺寸双目视觉离焦标定方法，通过缩短双目相机与两显示屏之间的距离缩小视场范围，利用相移法降低由离焦导致的特征点提取误差，利用连杆将两显示屏连接并固定的方法提供约束，进而根据双目相机之间位置不变约束、显示屏之间位置不变的约束求解相机之间以及显示屏之间的位置关系，并且根据相机成像模型建立最小化目标函数，采用LM非线性优化方法求解相机间的旋转矩阵、平移向量最优解，实现双目相机的标定，解决了在公共视场范围利用大尺寸高精度靶标进行标定过程中存在的困难，且相移条纹方法理论上能够获取任意数量特征点，标定精度高，适合在大视场环境下完成不存在公共视场的多视觉传感器系统的标定。

技术领域

本发明属于非公共视场相机标定方法、离焦图像特征点提取方法领域，具体涉及一种基于移动显示屏的大尺寸双目视觉离焦标定方法。

背景技术

视觉测量的测量空间范围广，是精密航空视觉导航、大型机械装备定位、大型构件制造与装配等先进技术领域中的重要测量手段。大尺寸双目视觉测量以其测量范围大，测量过程非接触等优势，在测量领域具有不可替代的地位。

大尺寸双目视觉离焦标定方法的研究，旨在解决大尺寸双目视觉测量系统中双目相机结构参数标定困难、标定精度不高的问题。相机标定技术作为视觉测量的核心技术，其精度直接影响测量精度，但常规相机标定方法由于受到视场范围有限、视场空间变化、靶标制作困难等诸多因素的制约，已无法满足大视场高精度的测量需求。

大视场相机标定与普通视场相机标定的理论基础相同，而大视场相机标定过程中，不可避免的问题是获取大尺寸的精密靶标变得较为困难，即使能够制作这样的靶标或构造虚拟靶标，也面临成本问题，以及难以适应相机测量空间和测量视场的变化问题，难以满足高精度需求的问题。一维靶标以其加工成本低，加工精度高等优点而得到广泛研究，但是一维靶标所含信息量少，精度会受到制约；采用小平面靶标多位置标定的方法，尽管能够灵活布置充满相机测量空间，但是各个位置之间缺乏联系与约束，不能有效描述整个测量空间的相机模型，影响标定精度，同时操作流程也往往较为复杂。在测绘领域，对于中高空工作的航空和卫星测绘相机一般在实验室内采取精密转台，平行光管或星点板的精密测角法来标定相机的内方位元素，这些方法需要精密调校平行光管的光轴和转台、相机的位姿关系，使用不够便捷。在大视场视觉测量和摄影测量领域常采用自标定方法实现摄像标定，该方法虽然布置较为灵活，但运算量较大，方程求解的鲁棒性较差，且标定精度通常无法与光学实验室校准方法相比。此外，基于非参数模型的标定方法不使用传统相机模型，而是用类似穷举的方式对相机靶面上的每个测量角度进行一一映射，虽然精度高，但工作量极为庞大。

可以通过在近距离标定相机的方法来缩小所需的靶标尺寸，但此时会出现两个问题：一是双目相机公共视场范围有限；二是相机景深有限，超出景深范围将会导致图像离焦，特征点提取精度下降。

大视场双目测量中，双目相机公共视场相对较大，标定所需靶标尺寸应尽量充满视场，因此需要更大尺寸的靶标进行标定，而大尺寸靶标制造难度大、成本高且不便于移动。相比于对焦标定，离焦标定中若使用传统方法特征点的提取精度会下降，对标定结果的影响较大。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于移动显示屏的大尺寸双目视觉离焦标定方法，解决大尺寸双目视觉传感器标定精度不高、标定靶标制造困难、标定过程难以移动的问题。

为实现上述目的，达到上述技术效果，本发明采用的技术方案为：

一种基于移动显示屏的大尺寸双目视觉离焦标定方法，包括以下步骤：

a、连接两台高分辨率显示屏组合为柔性靶标，且连接后两台显示屏间相对位姿不再发生变化，每台显示屏分别显示相移条纹图案；