[发明专利]基于摄影测量的高精度屏幕-相机位姿标定方法

摘要

本发明公开了一种基于摄影测量的高精度屏幕‑相机位姿标定方法，首先利用双目测量系统确定屏幕上贴点在屏幕坐标系下的坐标；再确定标定板上图案在相机坐标系下的三维坐标；其次利用摄影测量系统获取屏幕上贴标记点的圆心及标定板上图案的圆心在摄影测量系统坐标系Oxyzphg下的三维坐标；求出屏幕坐标系到摄影测量坐标系的转换矩阵phg[RT]LCD、摄影测量坐标系到标定板坐标系的转换矩阵cal[RT]phg、标定板坐标系到相机坐标系的转换矩阵cam[RT]cal；最后计算屏幕坐标系到相机坐标系的转换矩阵。本方法克服了传统标定方法中存在的未考虑到平面镜的平整度、采集到的标定图像变形严重的问题，实现了高精度屏幕‑相机位姿标定。

主权项

1.一种基于摄影测量的高精度屏幕‑相机位姿标定方法，所述屏幕与相机的相对位置固定，定义屏幕坐标系Oxyz_LCD、相机坐标系Oxyz_cam，其特征在于包括如下步骤：1)所述屏幕显示有多个圆形或环形的标定图案，确定所述标定图案的圆心在屏幕坐标系Oxyz_LCD下的三维坐标；2)在所述屏幕上贴多个反光标记点，所述反光标记点为圆形或环形，利用双目测量系统拍摄屏幕显示的标定图案及屏幕上贴的反光标记点，分别计算标定图案、反光标记点在双目测量系统坐标系Oxyz_doucam下的坐标；3)基于屏幕上同一标定图案在屏幕坐标系Oxyz_LCD及双目测量系统坐标系Oxyz_doucam下的坐标，求取双目测量系统坐标系到屏幕坐标系的转换矩阵^LCD[RT]_doucam；继而求取屏幕上贴反光标记点在屏幕坐标系下的坐标；4)利用相机拍摄标定板，所述标定板上图案为圆环或圆，标定板坐标系记为Oxyz_cal；5)将摄影测量系统的基准尺、编码点分别放置在屏幕、标定板周围，利用摄影测量系统获取屏幕上贴反光标记点的圆心及标定板上图案的圆心在摄影测量系统坐标系Oxyz_phg下的三维坐标；6)根据屏幕上贴反光标记点的圆心在摄影测量系统下的三维坐标及其在屏幕坐标系下的坐标，求出屏幕坐标系到摄影测量坐标系的转换矩阵^phg[RT]_LCD；根据标定板上图案的圆心分别在摄影测量坐标系和标定板坐标系的三维坐标，求出摄影测量坐标系到标定板坐标系的转换矩阵^cal[RT]_phg；根据标定板上图案的圆心在标定板坐标系和相机坐标系下的三维坐标或利用图像与标定板的单应性关系，求出标定板坐标系到相机坐标系的转换矩阵^cam[RT]_cal；7)计算屏幕坐标系到相机坐标系的转换矩阵：^cam[RT]_LCD＝^cam[RT]_cal×^cal[RT]_phg×^phg[RT]_LCD。