[发明专利]一种远距离大视场的双目相机标定方法和三维测量方法

权利要求书

1.一种远距离大视场的双目相机标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在远距离测量场景内配置双目相机，并对所述双目相机的两个相机的内参数分别进行标定；

S2：在所述远距离测量场景内选定至少一个标定物，所有所述标定物上共设有多个特征点，通过所述双目相机的两个相机分别采集多幅标定物图像，其中所述双目相机与所述至少一个标定物之间的距离至少为100m；

S3：在两个相机分别采集的多幅所述标定物图像中获取多组特征点对；

S4：结合两个相机的内参数，计算所述多组特征点对在对应的相机坐标系下的三维坐标；

S5：结合所述多组特征点对在对应的相机坐标系下的三维坐标，采用相对定向算法，计算两个相机之间的旋转矩阵和平移向量；

S6：在两个相机之间的平移向量中加入比例因子，得到两个相机之间的平移矩阵。

2.根据权利要求1所述的双目相机标定方法，其特征在于，步骤S1中对所述双目相机的两个相机的内参数分别进行标定包括：两个相机在距离标定板10米范围内采集至少8组不同方位的标定板图像，采用光束平差算法对相机进行标定，计算两个相机的内参数。

3.根据权利要求1所述的双目相机标定方法，其特征在于，步骤S2中所述多个特征点中每两个所述特征点之间的距离大于5m，且采集的标定物图像中多个所述特征点的分布所占幅面至少占所述标定物图像的幅面的1/3。

4.根据权利要求1所述的双目相机标定方法，其特征在于，步骤S4包括：结合两个相机的内参数，采用下式计算所述多组特征点对在对应的相机坐标系下的三维坐标：

式中，(X_C,Y_C,Z_C)表示特征点在对应的相机坐标系下的三维坐标，dx为像元大小，(u,v)为特征点在相机拍摄的图像上对应的图像点的像素坐标，(u₀,v₀)为相机主点的像素坐标，(c_x,c_y)为相机主点的偏差，(Δx,Δy)为畸变参数，f为相机内参数焦距。

5.根据权利要求1所述的双目相机标定方法，其特征在于，步骤S5包括：结合所述多组特征点对在对应的相机坐标系下的三维坐标，采用迭代算法求解下述两式得到旋转矩阵R和平移向量t＝(B_x,B_y,B_z)^T：

式中，(X_Cl,Y_Cl,Z_Cl)^T表示特征点在所述双目相机中的第一相机拍摄的图像上的图像点在第一相机的相机坐标系下的坐标，(X_Cr,Y_Cr,Z_Cr)^T表示特征点在所述双目相机中的第二相机拍摄的图像上的图像点在第二相机的相机坐标系下的坐标，(X′_Cr,Y′_Cr,Z′_Cr)^T表示特征点在所述双目相机中的第二相机拍摄的图像上的图像点在变换的第二相机的相机坐标系下的坐标，变换的第二相机的相机坐标系是根据第二相机的相机坐标系按照旋转矩阵R进行旋转变换得到的。

6.根据权利要求1所述的双目相机标定方法，其特征在于，步骤S6包括：采用测距仪测量任意两个所述特征点之间的距离L，采用下式计算比例因子s：

式中，(X_a,Y_a,Z_a)和(X_b,Y_b,Z_b)分别是根据两个相机的内参数和两个相机之间的旋转矩阵、平移向量求解得到的所述测距仪测量的两个所述特征点的三维坐标；

根据平移向量和比例因子计算得到平移矩阵。