[发明专利]一种基于椭圆构像偏差迭代矫正的视觉测量方法

说明书

本发明公开一种基于椭圆构像偏差迭代矫正的视觉测量方法，该方法利用迭代实现了基于偏心差矫正的位姿估计，可以与单目相机标定、双目相机标定、位姿测量等应用结合，实现高精度的视觉测量；可以计算任意位置的圆形标志的偏心误差，因此对于具体测量应用中圆形标志的位置没有限制；通过调整迭代终止条件可以获得不同精度和速度要求的位姿估计结果。

技术领域

本发明涉及计算机视觉测量领域，尤其涉及一种基于椭圆构像偏差迭代矫正的视觉测量方法。

背景技术

圆经过透视投影，当成像平面与圆平面不平行时投影为椭圆，然而投影椭圆的中心并非圆心在像平面上的投影，两者的偏差称为椭圆构像偏差。现有的视觉测量方法是将椭圆中心近似作为圆的中心进行位姿的计算，该近似过程所引入的误差在高精度测量要求下不能被忽略。文献“Eccentricity error identification and compensation forhigh-accuracy 3D optical measurement”(He D,Liu X,Peng X,et al.MeasurementScienceTechnology,vol.24(7),075402,2013.)提出一种利用同心圆环进行摄像机标定的方法，通过获取的椭圆特征分析圆形标志投影中心，其优点是需要检测的特征少，缺点是在实际相机标定中精度较差，无法用于高精度的测量任务。文献“Eccentricity erroridentification and compensation for high-accuracy 3D optical measurement”(HeD,Liu X,Peng X,et al.Measurement ScienceTechnology,vol.24(7),075402,2013.)提出一种基于同心圆环的椭圆构像偏差矫正方法，但其中涉及近似计算，会对椭圆中心点的提取精度造成影响。文献“Eccentricity error compensation for geometric cameracalibration based on circular features”(Yang X,Fang S.Measurement ScienceTechnology,vol.25(2),pp.149-156,2014.)提出了椭圆构像偏差在相机标定中的影响，并给出了一种矫正的方式，但其主要在矫正相机畸变引起的椭圆中心偏差，没有很好的解决由于透视投影所造成的构像偏差问题。通过椭圆构像偏差模型可以计算出任意位姿下的椭圆构像偏差，但是前提是需要知道位姿信息，这一前提在实际工程测量应用中无法被满足。

发明内容

本发明的目的在于通过一种基于椭圆构像偏差迭代矫正的视觉测量方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于椭圆构像偏差迭代矫正的视觉测量方法，其包括如下步骤：

S101、基于图像检测获得的椭圆中心作为特征点作出初始位姿估计，计算出基于初始位姿的椭圆构像偏差；

S102、对检测到的椭圆中心进行椭圆构像偏差矫正，获得矫正后的特征点，并作出新的位姿估计；

S103、进行迭代终止条件判断，若不满足终止条件，则基于新的位姿计算新的椭圆构像偏差值继续进行迭代计算；若满足终止条件，则得到最终结果。

特别地，所述步骤S101包括：对图像上的椭圆特征进行检测，获得椭圆中心点坐标p_i，所有椭圆中心点的偏心误差初始化为μ_i0＝0，i＝0,1,2,L，位姿初始化为R＝0_3×3，T＝[00 0]^T。