[发明专利]一种用于远心相机的标定装置和标定方法

权利要求书

1.一种用于远心相机的标定方法，其特征在于，应用于标定装置，以对远心相机进行标定和畸变校准；所述标定装置包括标定板、标定处理装置和至少三个辅助相机；

所述标定板用于依次分别设置在待标定远心相机和每个所述辅助相机的公共视野的不同位置上，以用于所述待标定远心相机和每个所述辅助相机获取至少两组标定图像组；每组所述标定图像组包括当所述标定板设置在所述公共视野中的一个位置上时所述待标定远心相机和每个所述辅助相机各自获取的标定图像；

每个所述辅助相机用于当所述标定板设置在所述公共视野的每个不同位置上时，获取对应所述标定板在所述公共视野中每个不同位置的辅标图像，并将所述辅标图像作为所述标定图像组中的一个标定图像；每个标定图像上包括所述标定板上每个标定特征点所成的像；

所述标定处理装置用于依据获取的至少两组所述标定图像组对所述待标定远心相机进行标定；

所述依据获取的至少两组所述标定图像组对所述待标定远心相机进行标定，包括：

应用预设标定方法依据所述标定图像组对所述辅助相机进行标定，以获取所述辅助相机的辅助标定参数；所述辅助标定参数包括内参矩阵Ks、畸变参数Ds和外参数Rs；

依据所述辅助标定参数估计标定板特征阵列的三维坐标；所述标定板特征阵列的元素包括所述标定板上每个所述标定特征点；

依据所述标定板特征阵列的三维坐标获取所述待标定远心相机的相机标定参数；所述相机标定参数包括所述待标定远心相机的内参矩阵Ks、外参数Rs和畸变参数Distort{k1,k2,k3,p1,p2}；其中，k1、k2和k3是切向畸变系数，p1和p2为径向畸变系数；

至少一个所述辅助相机获取的所述标定图像只用于对所述待标定远心相机进行标定，至少两个所述辅助相机获取的所述标定图像只用于组成多目视觉三维重建系统，以对所述待标定远心相机的标定进行优化；

所述标定方法包括：

获取至少两组标定图像组；

应用预设标定方法依据所述标定图像组对所述辅助相机进行标定，以获取所述辅助相机的辅助标定参数；所述辅助标定参数包括内参矩阵Ks、畸变参数Ds和外参数Rs；

依据所述辅助标定参数估计标定板特征阵列的三维坐标；所述标定板特征阵列的元素包括所述标定板上每个所述标定特征点；

依据所述标定板特征阵列的三维坐标获取所述待标定远心相机的相机标定参数；所述相机标定参数包括所述待标定远心相机的内参矩阵Kc、外参数Rc和畸变参数Distort{k1,k2,k3,p1,p2}；其中，k1、k2和k3是切向畸变系数，p1和p2为径向畸变系数；

所述依据所述辅助标定参数估计标定板特征阵列的三维坐标，包括：

构建一个目标优化函数F，该目标优化函数F为：

；

其中，i标识图像序号；

j表示标定板上每个标定特征点的序号；

p_ij表示标定特征点在辅助相机成像的像素坐标；

P_j表示标定特征点的三维坐标[Xt j，Yt j，Zt j]，初始Zt j的值设为0；

表示标定特征点三维坐标通过辅助相机的内参、外参和畸变参数投影到成像元件的像素坐标；

通过L-M非线性优化算法获取目标优化函数F的最佳估计值，以获取标定特征点的三维坐标[Xt j，Yt j，Zt j]。