[发明专利]远心光路畸变中心定位方法

说明书

本发明提出了一种远心光路畸变中心定位方法。步骤为：第一步，径向畸变中心定位，先忽略畸变量中较小的切向畸变，仅以径向畸变作为畸变中心定位的依据和参考；第二步，基于特征图像平面的迭代优化，优化的依据是标定图案的空间分布，定位最优的畸变中心坐标和相应的畸变系数，使得提取的特征点通过畸变补偿后再次满足标定图案的空间分布。本发明提出的方法通过一个二步定位算法将畸变中心的定位从相机光路标定的全局迭代优化中独立出来，直接计算得到可靠的畸变系数初始值，基于可靠的畸变参数初始值，可以建立一个更加精准的、快速收敛的标定算法。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种远心光路畸变中心定位方法。

背景技术

近些年来由于精密制造技术的极速发展，工业制造领域内的小型化设计与加工越来越多，对于大量出现的微型结构需要相应的三维测量技术以确保其准确制造与最优设计。双目测量技术是一项经典的三维测量方法，基于三角测量的原理在各类三维信息的获取中起到了关键作用。但是因为物体本身图像信息中的物理特征点一般难以全部区分并精准提取，基于图像强度匹配的双目测量方法在视角匹配上还存在很多难题。

在显微三维测量应用中，需要对传统系统中的光路部分加以改造以实现小视场测量。第一种方式是通过对体视显微镜加以改造。第二种方式是简便的显微系统结构能够通过远心透镜实现。这类系统充分利用了远心透镜的大景深和光轴方向恒定放大率的优点。目前关于此类系统多数为基于单个远心相机与单个投影仪结合的结构设计。但是，这类系统中的投影仪皆需要精准的标定，以作为额外的观测视角配合相机完成三维测量。而投影仪的标定由于伽马、光路畸变、难以精准对齐的额外镜头等将难以实现高精度标定。

由于理想的远心镜头的投影中心位于无穷远，所以远心相机不具有固定的主点位置，也不能通过直接计算或者迭代来获取其准确位置。如果要比较精确地对一个实际的远心相机进行标定，透镜的光学畸变一般不能忽视。对于透镜的光学畸变，畸变中心的位置十分重要，但是目前的研究中大多数都忽视或者假设一个畸变中心。

发明内容

为了比较精确地对一个实际的远心相机进行标定，本发明提出了一种基于两步法的远心光路畸变中心定位方法。

本发明的技术方案如下：一种远心光路畸变中心定位方法，具有如下步骤：

步骤一：径向畸变中心定位，先忽略畸变量中较小的切向畸变，仅以径向畸变作为畸变中心定位的依据和参考；

步骤二：基于特征图像平面的迭代优化，优化的依据是标定图案的空间分布，定位最优的畸变中心坐标和相应的畸变系数，使得提取的特征点通过畸变补偿后再次满足标定图案的空间分布。

优选的，步骤二中提取的特征点通过畸变补偿后在水平和竖直方向上以直线分布，在水平或竖直方向上的任意相邻点之间距离相同。

优选的，步骤一为：