[发明专利]一种超大范围视觉测量的双相机联合标定方法及系统

说明书

本发明提供一种超大范围视觉测量的双相机联合标定方法及系统，属于视觉测量技术领域，标定方法包括：初始化第一相机和第二相机的内参数；通过无人机携带长度尺在测量空间中以各个姿态飞行；通过第一相机及第二相机采集每个姿态下长度尺两端的回光反射球的图像，得到图像集；确定图像集中各图像中各回光反射球的像面二维坐标；根据各图像中各回光反射球的像面二维坐标，确定本质矩阵；根据本质矩阵，确定第二相机相对于第一相机的旋转矩阵及平移矩阵；采用光束平差法，对两个相机的内参数初值及外方位参数初值进行优化，得到第一相机的最优内参数、所述第二相机的最优内参数及最优外参数。无需建立标定墙，降低了标定成本并提高了标定精度。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，特别是涉及一种超大范围视觉测量的双相机联合标定方法及系统。

背景技术

近年来，随着航空航天、大型船舶制造、采矿及新能源工业等领域的快速发展，非常规尺寸工件的需求日益增多，而大尺寸工件一般为十几米，甚至上百米，与常规测量相比，大尺寸测量在测量效率、精度以及测量环境等方面都有较大的差别，常规方法一般只针对特定平面当中的几何量加以测量处理，所使用的量具也具有较强的专用性，这对测量效率与精度形成一定限制，很难实现大尺寸工件测量对于高效率和高精度等方面的需求。大尺寸工件利用常规测量方法会呈现出人工参与度高，测量范围较小等缺点。

目前对于大尺寸工件一般通过空间坐标转换进行测量，已经投入使用的空间坐标测量设备包括激光跟踪仪、三坐标测量机等，这些设备均采取逐点测量的方式，不仅实际效率较低，要求相关工作人员具备较强的专业知识与技能，而且设备费用投入较高，很难实现对于大型工件的高精度快速检测。

另外还有采用视觉测量系统对大尺寸工件进行测量的方法，而相机标定是视觉测量系统的重要环节，标定定向的精度直接影响着摄影测量系统最终测量精度。伴随着被测物体积增加，标定物的加工制作越来越复杂，传统的标定是通过拍摄高精度标定物、标定墙或者标定场来实现的，在实际应用中，建造与被测空间大小相匹配的标定物是极为困难的，而且标定过程极为复杂、耗时长且成本高，同时由于缺少高精度的基准空间坐标或者空间长度，标定结果存在较大的系统误差。

基于上述问题，亟需一种新的标定方法以提高相机标定的精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种超大范围视觉测量的双相机联合标定方法及系统，可提高双相机的标定精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种超大范围视觉测量的双相机联合标定方法，包括：

初始化第一相机和第二相机的内参数，得到第一相机的内参数初值及第二相机的内参数初值；

通过无人机携带长度尺在测量空间中以各个姿态飞行；所述长度尺两端设置有回光反射球；

通过所述第一相机及所述第二相机采集每个姿态下长度尺两端的回光反射球的图像，得到图像集；所述图像集中包括多对第一图像及第二图像；所述第一图像为第一相机采集的图像，第二图像为第二相机采集的图像；

确定各第一图像及各第二图像中各回光反射球的像面二维坐标；

根据各第一图像及各第二图像中各回光反射球的像面二维坐标，确定本质矩阵；

根据所述本质矩阵，确定所述第二相机相对于所述第一相机的旋转矩阵及平移矩阵；所述旋转矩阵及平移矩阵为所述第一相机与所述第二相机的外方位参数初值；

采用光束平差法，对所述第一相机的内参数初值、所述第二相机的内参数初值以及所述外方位参数初值进行优化，得到第一相机的最优内参数、所述第二相机的最优内参数及最优外参数；

根据第一相机的最优内参数、第二相机的最优内参数及最优外参数，通过第一相机及第二相机对大尺寸工件进行测量。