全景环带立体成像系统及其标定方法与成像方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105759435A(43)申请公布日2016.07.13(21)申请号201610301456.0(22)申请日2016.05.07(71)申请人杭州映墨科技有限公司地址310000浙江省杭州市余杭区仓前镇良睦路1399号互联网小镇8号楼3楼(72)发明人黄治吴震(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人林超(51)Int.Cl.G02B27/22(2006.01)G02B13/06(2006.01)G02B17/08(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称全景环带立体成像系统及其标定方法与成像方法(57)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。CN105759435ACN105759435A权利要求书1/2页1.一种全景环带立体成像系统，其特征在于：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。2.根据权利要求1所述的一种全景环带立体成像系统，其特征在于：所述成像系统使用时光轴垂直于地面放置，全景环带成像单元将绕光轴360°范围之内、水平线以下0°～20°、水平线以上0°～80°范围内的物体发出的光线投影到两个全景环带成像单元各自的成像面上，成像面呈环形，中心存在圆形盲区。3.根据权利要求1所述的一种全景环带立体成像系统，其特征在于：所述的两个全景环带成像单元沿光轴方向的基线距d为10mm～100mm。4.根据权利要求1所述的一种全景环带立体成像系统，其特征在于：所述的全景环带成像单元包括同一光轴下的环形折射面(1)、环形反射面(2)、圆形反射面(3)、圆形折射面(4)、中继转向透镜(5)和成像面(6)，环形折射面(1)作为入射面，环形反射面(2)位于环形折射面(1)的正下方且其反射面朝上，圆形反射面(3)连接在环形折射面(1)的中心且其反射面朝下，圆形折射面(4)连接在环形反射面(2)的中心；入射光从环形折射面(1)折射入射，经环形反射面(2)反射到圆形反射面(3)上，再经圆形反射面(3)反射后经圆形折射面(4)折射后出射，出射的光经中继转向透镜(5)汇聚到成像面(6)上。5.一种如权利要求1～4任一所述全景环带立体成像系统的标定方法，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等参数，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O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。6.根据权利要求5所述的一种全景环带立体成像系统的标定方法，其特征在于：所述步骤3)中具体是：O1、O2为下、上全景环带成像单元(8、7)的成像面中心，Z1、Z2轴为下、上全景环带成像单元(8、7)的Z轴方向，X1/X2轴分别表示下、上全景环带成像单元(8、7)的X轴方向，Y1/Y2轴分别表示下、上全景环带成像单元(8、7)的Y轴方向。7.根据权利要求5所述的