[发明专利]全景环带立体成像系统及其标定方法与成像方法

摘要

本发明公开了一种全景环带立体成像系统及其标定方法与成像方法。包括两个结构相同的同光轴上下间隔布置的全景环带成像单元，形成立体成像系统，其投影模型符合f‑θ模型；用棋盘格标定板对成像单元拍摄标定获得内参，然后同时拍摄相同的标定板获得外参，建立基于任意成像单元的局部坐标系，利用外参的投影矩阵旋转两个局部坐标系，使得坐标系三个轴方向相同且同光轴；光线进入两个成像单元后，经过多次折射和反射后成像在各自的成像面上，根据内参和外参获得两个成像点各自距离光轴之间的径向距离，两者差值结合基线距计算出该物点的空间坐标。本发明不需要转动设备就能实现360°无盲区的距离测量和立体成像，实时性好，计算过程简单。

主权项

1.一种全景环带立体成像系统的标定方法，所述的全景环带立体成像系统包括两个结构相同的同光轴(9)上下间隔布置的全景环带成像单元，两个成像单元的光轴(9)同轴并垂直于地面，形成立体成像系统，全景环带成像单元的投影模型均符合f‑θ成像模型；其特征步骤如下：1)使用带棋盘格的标定板对两个结构相同的全景环带立体成像单元分别进行拍摄标定，获得各自的内参，内参包括镜头的投影中心坐标、近轴焦距、畸变方程系数、主点在虚拟像平面上的投影坐标，主点为距离投影中心为一倍焦距的点，然后进行校正使得两个全景环带立体成像单元的内参在校正后相同；2)将两个全景环带成像单元上下同轴放置形成所述全景环带立体成像系统，使用相同的带棋盘格的标定板分别进行拍摄，获得全景环带立体成像系统的外参，外参包括两个全景环带成像单元的基线距以及两个全景环带成像单元分别相对于标定板所在平面的投影矩阵；3)建立世界坐标系，以带棋盘格的标定板所在平面的坐标系作为世界坐标系的XY轴，垂直于标定板的方向为世界坐标系的Z轴；对于两个全景环带成像单元分别建立空间上的虚拟成像平面局部坐标系O1X1Y1Z1和O2X2Y2Z2，其中O1、O2点为全景环带成像单元的成像面中心，作为虚拟成像平面局部坐标系的原点，成像面中心为成像面与光轴的交点，光轴方向作为Z轴，X轴和Y轴分别为垂直于光轴的投影平面的两个互相垂直方向；4)利用步骤2)获得的投影矩阵，旋转上方全景环带成像单元(7)和下方全景环带成像单元(8)的局部坐标系，完成对全景环带立体成像系统的标定。