雙目被動測距中ccd相機實驗標定方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種雙目光電被動測距中的CCD相機實驗標定方法。包括下列步驟：①、將左、右平行光管放置在光學平臺上；②、在左平行光管前方放置一個五角棱鏡，在與平行光管大體相垂直方向用以自準直儀觀察，可以看到十字線，不斷調(diào)節(jié)平行光管，當十字線在自準直儀中線時，左平行光管水平；③、重復步驟②,將右平行光管調(diào)水平；④、將左、右CCD相機裝配到高精度調(diào)節(jié)平臺上，調(diào)節(jié)左、右CCD相機，使左、右CCD相機的光軸分別與左、右平行光管4、的光軸重合，認為左、右CCD相機的光軸平行；⑤、左、右CCD相機與PC機連接，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)平臺，記錄轉(zhuǎn)動角度。可以高精度的標定CCD相機，從而提高被動測距技術的測距精度。
【專利說明】雙目被動測距中CCD相機實驗標定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于測距技術，特別涉及一種雙目光電被動測距中的CCD相機實驗標定方法。
【背景技術】
[0002]目前，光電測距技術主要分為主動測距技術和被動測距技術。主動測距技術需要主動發(fā)射人造光照射到被測目標，通過分析被測目標反射光的紋理形變或直接測量光的傳播時間來得出被測目標距離。主動測距技術存在設備昂貴、操作復雜、易暴露等缺點。被動測距技術是通過探測物體的自然光輻射并進行分析來確定被測目標距離。以往的被動測距技術存在精度低的缺點，特別是CCD相機實驗標定精度低，從而影響被動測距技術的測距精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明提供一種雙目被動測距中CCD相機實驗標定方法，它方法簡單，算法精確。
[0004]本發(fā)明解決的技術問題及所采取的相應技術方案:包括下列步驟:①、將左、右平行光管放置在光學平臺上；②、在左平行光管前方放置一個五角棱鏡，在與平行光管大體相垂直方向用一自準直儀觀察，可以看到十字線，不斷調(diào)節(jié)平行光管，當十字線在自準直儀中線時，左平行光管水平、重復步驟②，將右平行光管調(diào)水平、將左、右CCD相機裝配到高精度調(diào)節(jié)平臺上，調(diào)節(jié)左、右CCD相機，使左、右CCD相機的光軸分別與左、右平行光管的光軸重合，認為左、右(XD相機的光軸平行；?、左、右(XD相機與PC機連接，讀取圖像、提取角點、標定參數(shù)、誤差分析和圖像修正，選擇十字絲鈑孔和光源強度，使得成像清晰，線段寬度在1?2個像素左右，然后轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)平臺，得到影像和觀測點坐標，并記錄下轉(zhuǎn)動角度，觀測點的數(shù)量可以自定義，觀測點分布要求均勻，采用等角度間隔進行觀測。
[0005]本發(fā)明具有下列優(yōu)點:1)簡化了標定過程，處理更快、更準確地收斂到最優(yōu)解，提聞標定精度，從而提聞測距精度。2)設備簡單,不用聞精度主動視覺平臺，節(jié)約成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0007]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意主視圖；
[0008]圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意俯視圖。
【具體實施方式】
[0009]如圖1、2所示，本發(fā)明包括下列步驟:①、將左、右平行光管4、6放置在光學平臺3上、在左平行光管4前方放置一個五角棱鏡，在與平行光管1大體相垂直方向用一自準直儀觀察，可以看到十字線，不斷調(diào)節(jié)平行光管，當十字線在自準直儀中線時，左平行光管4水平、重復步驟②，將右平行光管6調(diào)水平；④將左、右CCD相機3、4裝配到高精度調(diào)節(jié)平臺2上，調(diào)節(jié)左、右CXD相機3、4，使左、右CXD相機3、4的光軸分別與左、右平行光管4、6的光軸重合，認為左、右CXD相機3、4的光軸平行；?、左、右CXD相機3、4與PC機連接，讀取圖像、提取角點、標定參數(shù)、誤差分析和圖像修正，選擇十字絲鈑孔和光源強度，使得成像清晰，線段寬度在I?2個像素左右，然后轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)平臺2，得到影像和觀測點坐標，并記錄下轉(zhuǎn)動角度，觀測點的數(shù)量可以自定義，觀測點分布要求均勻，采用等角度間隔進行觀測。
[0010]相機參數(shù)標定，首先建立針孔攝像機模型，以便后續(xù)計算攝像機內(nèi)外部參數(shù)。按照(I)、(2)、(3)、(4)步驟將某點的世界坐標變換為圖像坐標系中相應點的像素坐標:
[0011](I)世界坐標系與攝像機坐標系的變換:即三維空間的剛體變換；
[0012](2)圖像坐標系與攝像機坐標系的變換；
[0013](3)以毫米為單位的圖像坐標系與以像素為單位的圖像坐標系的變換；
[0014](4)以像素為單位的圖像坐標系與世界坐標系的變換。
[0015]將某點的世界坐標與圖像坐標系中相應點的像素坐標關系寫為齊次方程的形式。
[0016]標定算法:
[0017](I)通過攝像機讀取一組圖像并存儲，這里采用了多線程技術，圖像的采集與處理分別用兩個單獨的線程進行控制，每當一組圖像被采集進緩存中存儲后，圖像的采集線程便喚醒相應處理線程進行圖像處理。
[0018](2)在圖像處理線程函數(shù)中利用設計的函數(shù)自動搜尋角點，并保存相應點的世界坐標及圖像坐標。如果該函數(shù)返回值為0，各內(nèi)角點以紅點顯示，則表示提取角點失敗，該幅圖像須舍棄，然后繼續(xù)從緩存中讀取圖像；若返回值為1，各內(nèi)角點以綠色點顯示并有線段首尾相連，則表示該幅圖像的角點提取成功，保存相應圖片及其內(nèi)角點的各坐標值。
[0019](3)如果保存的圖片已滿足標定所需圖片數(shù)目則重置圖像采集線程與圖像處理線程，否則，則應繼續(xù)采集圖片。
[0020](4)為得到角點的精確坐標值，還需將存取的各內(nèi)角點的坐標值進行亞像素細分，以得到高精度的角點檢測值，從而保證標定中所需點坐標的精度。
[0021](5)將得到的各角點的亞像素坐標值代像素坐標關系齊次方程式中，從而計算出攝像機模型的內(nèi)外參數(shù)。
[0022](6)對于所有標定的參數(shù)進行非線性最小二乘優(yōu)化。對于需要標定的攝像機內(nèi)外參數(shù)的優(yōu)化遵循最大似然準則，采用Levenberg-Marquardt算法進行計算。在實際計算中，以內(nèi)部參數(shù)的相對變化量作為迭代是否收斂的判斷依據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙目被動測距CXD相機標定方法，其特征在于:包括下列步驟:①、將左、右平行光管(4、6)放置在光學平臺(3)上、在左平行光管(4)前方放置一個五角棱鏡，在與平行光管(I)大體相垂直方向用一自準直儀觀察，可以看到十字線，不斷調(diào)節(jié)平行光管，當十字線在自準直儀中線時，左平行光管(4)水平、重復步驟②，將右平行光管(6)調(diào)水平；④、將左、右C⑶相機(3、4)裝配到高精度調(diào)節(jié)平臺(2)上，調(diào)節(jié)左、右C⑶相機(3、4)，使左、右CXD相機(3、4)的光軸分別與左、右平行光管(4、6)的光軸重合，認為左、右CXD相機(3、4)的光軸平行；?、左、右C⑶相機(3、4)與PC機連接，讀取圖像、提取角點、標定參數(shù)、誤差分析和圖像修正，選擇十字絲鈑孔和光源強度，使得成像清晰，線段寬度在I?2個像素左右，然后轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)平臺(2)，得到影像和觀測點坐標，并記錄下轉(zhuǎn)動角度，觀測點的數(shù)量可以自定義，觀測點分布要求均勻，采用等角度間隔進行觀測。
【文檔編號】G01C25/00GK103697914SQ201310712158
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】王艷, 武因峰, 趙巖 申請人:河北漢光重工有限責任公司