[发明专利]分区域的双目相机标定方法

权利要求书

1.一种分区域的双目相机标定方法，其特征在于：包括照片采集和标定过程，具体流程如下：

1)照片采集：

1.1)确定双目相机工作区域的大小，在双目相机工作距离上标示出两个相机影像拍摄的重叠区域作为工作区域，根据工作区域大小把工作区域分割为N*M个子区域，对每个子区域分别赋予独立的标识；

1.2)双目相机分别采集每个子区域中不同角度的标定板的照片，每个子区域采集的照片包含完整的标定工具；

2)标定：

2.1)检索角点：利用Harris算法搜索确定棋盘格图片中的角点位置；利用亚像素精确化方法对获得的角点位置进行精确化，进而获得角点的图像坐标；

2.2)单目标定：对双目相机的每个子区域对应的照片分别进行标定，把每个子区域的照片集作为独立标定图片集单独进行一次标定；标定过程中，为了通过图像计算出拍摄物体的空间位置，需要确定图像坐标系与世界坐标系之间的映射关系；图像由世界坐标系转换为像素坐标系，包括由世界坐标系M_w转换为相机坐标系M_c、由相机坐标系转换为图像坐标系M_xy、由图像坐标系转换为像素坐标系M_p三个过程；

2.3)相机的畸变：包括径向畸变和离心畸变；

2.4)双目相机标定：设根据单目标定所得到的左相机和右相机外参矩阵分别为R_r，T_r和R_l，T_l；那么，左相机和右相机之间的关系矩阵可以表示为：

2.根据权利要求1所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤1.2)中所述标定板的尺寸根据子区域的大小分别确定，每个子区域能容纳完整的标定板，并且标定板面积不小于每个子区域面积的三分之一。

3.根据权利要求1所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤2.1)中所述检索角点过程之前，将棋盘格图片统一调整至设定的分辨率，并转为灰度图。

4.根据权利要求1所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤2.2)中所述图像由世界坐标系转换为像素坐标系的三个过程具体为：

2.21)由世界坐标系M_w转换为相机坐标系M_c过程如下：

其中R为正交选择矩阵：

T为平移矩阵：

2.22)由相机坐标系转换为图像坐标系M_xy过程如下：

设空间上的点P在相机坐标系下的齐次坐标为：

其像点在图像坐标系的齐次坐标为：

其中，

在实际应用中主点有可能不在图像坐标系原点，设主点在图像坐标系中的坐标为

则有

2.23)由图像坐标系转换为像素坐标系M_p具体过程如下：

设感光单元每个像素的长和宽分别为dx和dy，设P点在像素坐标系的坐标为

u和v单位为像素，则因此有

2.24)根据上述公式(1)、(2)、(3)可得：

令：

则：

令：

K就是单目相机内参矩阵。

5.根据权利要求1所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤2.3)中所述径向畸变模型为

其中r²＝u²+v²，k₁、k₂、k₃为畸变系数需要通过标定获取。

6.根据权利要求1或5所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤2.3)中所述离心畸变模型为

p₁、p₂为离心畸变参数需要通过标定获取；

假设实际图像点坐标为(u,v)，理想像素点为(u_u,v_u)，则畸变补偿模型

使用一个畸变矩阵D来表示上述畸变参数，则可以表示为

D＝[k₁ k₂ p₁ p₂ k₃]。