[发明专利]位置姿态校准方法及装置、测量待测目标的方法、系统

说明书

本发明涉及视觉测量以及图像检测技术领域，提供一种位置姿态校准方法及装置、测量待测目标的方法、系统。校准方法包括：立体视觉测量系统包括第一相机和第二相机，向待测目标投射n个亮点，立体视觉相机拍摄带有n个亮点的待测目标图像，提取待测目标图像中n个亮点对应的像点，分别将第二相机的像点与第一相机的像点进行同名像点匹配；计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标；根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态。本方案能够在保证测量相对位置姿态精度的同时不局限于各种应用场合。

技术领域

本发明涉及视觉测量以及图像检测技术领域，特别是涉及一种立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法、装置、测量待测目标的方法、自校准的测量系统。

背景技术

视觉测量是以计算机视觉为理论，采用先进的高密度、低噪声和畸变小的图像传感器，通过高速实时图像采集系统，专用图像硬件处理系统以及高性能计算机完成对二值或灰度图像的有效处理的先进统。通常采用多台相机对待测目标进行拍摄进而测量待测目标。

立体视觉测量系统的各相机间的相对位置姿态的精度对立体视觉测量结果的精度至关重要。微小的相机间的相对姿态误差都会引起很大的立体视觉测量误差。

为了减小相对位置姿态的误差，现有技术通常的做法有：第一种，事先对各相机的相对位置姿态进行精确标定，保证使用时系统稳固、参数不变；采用这种方式，在使用环境条件恶劣（如冲击振动等）时，难以保证测量系统结构的稳固和相机参数稳定不变。第二种，各相机固定连接姿态传感器，使用过程中实时读数出器位姿变化量进而进行补偿；采用这种方式，固定连接的传感器增加符合，高精度位姿传感器成本高，以惯导为代表的姿态传感器普遍存在时间累积误差、长时间应用精度低的问题。第三种，在测量视场中布设坐标精确已知的控制点靶标，在测量同时标定各相机实时参数；测量视场中可能没有布设控制点的条件，如小测量视场中待测目标占满视场的情况，或者如基于运动测量平台时测量视场不断变换的情况。可见，现有技术使用场合局限。

因此，亟需开发一种立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法、装置、测量待测目标的方法、自校准的测量系统，能够在保证测量相对位置姿态精度的同时不局限于各种应用场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法、装置、测量待测目标的方法、自校准的测量系统，能够在保证测量相对位置姿态精度的同时不局限于各种应用场合。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供了一种立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，包括以下步骤：

S1：立体视觉测量系统用于拍摄待测目标，立体视觉测量系统包括m台立体视觉相机，m为大于或等于2的自然数，m台立体视觉相机包括：一台第一相机和m-1台第二相机；m台立体视觉相机从不同角度拍摄待测目标；向待测目标投射n个亮点，n个亮点均在立体视觉相机的拍摄范围内；n为大于或等于3的自然数；

S2：所有立体视觉相机拍摄带有n个亮点的待测目标图像，提取待测目标图像中n个亮点对应的像点，分别将第二相机的像点与第一相机的像点进行同名像点匹配；

S3：计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标；

S4：根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态。

根据本发明一示例实施方式，步骤S3中，所述计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标的方法包括：

根据立体视觉相机的内参计算出像点的归一化图像坐标；

所述立体视觉相机的内参包括主点坐标、等效焦距；

第一相机的像点归一化图像坐标为：

；

第二相机的像点归一化图像坐标为：