位置姿态校准方法及装置、测量待测目标的方法、系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114964316A(43)申请公布日2022.08.30(21)申请号202210891478.2G06T7/80(2017.01)(22)申请日2022.07.27H04N13/246(2018.01)(71)申请人湖南科天健光电技术有限公司地址410000湖南省长沙市岳麓区长沙高新开发区麓枫路69号金瑞创业基地2楼2009房(72)发明人曹动饶旭肖永恒王宇轩刘小舟张建南何江(74)专利代理机构北京美智年华知识产权代理事务所(普通合伙)11846专利代理师李晨露梁忠益(51)Int.Cl.G01C25/00(2006.01)G01B11/00(2006.01)G06T7/70(2017.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称位置姿态校准方法及装置、测量待测目标的方法、系统(57)摘要本发明涉及视觉测量以及图像检测技术领域，提供一种位置姿态校准方法及装置、测量待测目标的方法、系统。校准方法包括：立体视觉测量系统包括第一相机和第二相机，向待测目标投射n个亮点，立体视觉相机拍摄带有n个亮点的待测目标图像，提取待测目标图像中n个亮点对应的像点，分别将第二相机的像点与第一相机的像点进行同名像点匹配；计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标；根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态。本方案能够在保证测量相对位置姿态精度的同时不局限于各种应用场合。CN114964316ACN114964316A权利要求书1/3页1.一种立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：立体视觉测量系统用于拍摄待测目标，立体视觉测量系统包括m台立体视觉相机，m为大于或等于2的自然数，m台立体视觉相机包括：一台第一相机和m‑1台第二相机；m台立体视觉相机从不同角度拍摄待测目标；向待测目标投射n个亮点，n个亮点均在立体视觉相机的拍摄范围内；n为大于或等于3的自然数；S2：所有立体视觉相机拍摄带有n个亮点的待测目标图像，提取待测目标图像中n个亮点对应的像点，分别将第二相机的像点与第一相机的像点进行同名像点匹配；S3：计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标；S4：根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态。2.根据权利要求1所述的立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，其特征在于，步骤S3中，所述计算立体视觉相机的像点的归一化图像坐标的方法包括：根据立体视觉相机的内参计算出像点的归一化图像坐标；所述立体视觉相机的内参包括主点坐标、等效焦距；第一相机的像点归一化图像坐标为：；第二相机的像点归一化图像坐标为：；其中，第一相机的主点坐标为(Cx0,Cy0)，第一相机的等效焦距为(Fx0,Fy0)，第二相机的主点坐标为(Cxj,Cyj)，第二相机的等效焦距为(Fxj,Fyj)，j=1,2,...,m‑1；i=0,1，...，n‑1。3.根据权利要求1所述的立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，其特征在于，步骤S4中，所述根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态的方法包括：设定相机相对位置姿态的初值；根据第一相机和第二相机的关系建立相对位置姿态方程；根据所有同名像点列出相对位置姿态方程；根据初值及列出的相对位置姿态方程求解相对位置姿态方程，得到修正值。4.根据权利要求3所述的立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，其特征在于，所述2CN114964316A权利要求书2/3页根据同名像点以及第一相机和第二相机的像点的归一化图像坐标分别求解出每一台第二相机与第一相机相对位置姿态的方法还包括：得到修正值后，将修正值作为新的初值继续求解出新的修正值；重复迭代初值并求解出新的修正值，直到重复迭代初值至指定次数和/或前后两次更新的初值计算的误差小于指定阈值、或测量待测目标结束。5.根据权利要求3所述的立体视觉测量系统相对位置姿态校准方法，其特征在于，所述相对位置姿态方程为：；第二相机和第一相机相对位置姿态包括平移向量和/或旋转角；其中，平移向量为，旋转矩阵为，旋转角为，旋转矩阵是旋转角的三角函数组合；x、y、z为相互垂直的轴，txj、tyj、tzj表示相机在三个轴方向的移动长度，azj、ayj、axj为相机依次绕z、y、x三个轴旋转的角度，r0j=cosayj×cosazj、r1j=sinaxj×sinayj×cosazj‑cosaxj×sinazj、r2j=cosaxj×sinayj×cosazj+sinaxj×sinaxzj、r3j=cosayj×sinazj、r4j=sinaxj×sinayj×sinaz