[发明专利]一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法

权利要求书

1.一种基于立体视觉数学模型的空间点三维坐标求解方法，该方法基于双目立体视觉系统，包括：

S1、通过标定得出双目立体视觉系统中左相机和右相机的初始的相机参数；

S2、根据图像重投影误差最小化原则对相机的相机参数进行优化，分别得到所述左相机和所述右相机的最终的相机参数；

S3、通过所述双目立体视觉系统在同一时刻拍摄目标点，并得到匹配后的所述目标点在左相机拍摄的左图像中的坐标点(X_L，Y_L)，以及得到匹配后的所述目标点在右相机拍摄的右图像中的坐标点(X_R，Y_R)；

S4、根据摄像机透视变换模型建立左图像坐标系O_L-X_LY_L与世界坐标系O-xyz间关系，若比例因子为S_L，根据所述左相机和所述右相机的相机参数得到目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子S_L间关系；

S5、建立右相机坐标系O_r-x_ry_rz_r与所述世界坐标系O-xyz间关系，若比例因子为S_R，根据所述左相机和右相机的相机参数，以及目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子S_L间关系，获得所述右相机坐标系与空间点三维坐标中z关系；

S6、根据摄像机透视变换模型建立右图像坐标系O_R-X_RY_R与右相机坐标系O_r-x_ry_rz_r间关系，以及根据右相机坐标系与空间点三维坐标中z关系，建立所述左相机和所述右相机的像面之间对应关系；

S7、根据左右像面之间对应关系得到目标点的三维坐标中Z的两个值z1和z2；

S8、根据目标点的三维坐标中Z的两个值Z1和Z2，获得目标点的三维坐标中Z的期望值，再根据目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子S_L间关系，得到目标点的三维坐标中x、y值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述左相机和所述右相机的相机参数包括：所述左相机焦距f_Lx、f_Ly，所述左相机坐标系的相机光轴在左图像坐标系中的偏移位置C_Lx、C_Ly；所述右相机焦距f_Rx、f_Ry，所述右相机坐标系的相机光轴在右图像坐标系中的偏移位置C_Rx、C_Ry以及所述左相机和右相机的坐标系统的旋转矩阵R、平移向量T。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在S2步骤中，根据标定结果进行目标点的二维投影计算，对计算结果与实际的测量数值进行比较，并基于使其差值最小的原则，建立非线性全局优化目标函数：

标，A是内参数矩阵，K1、K2表示径向畸变参数，W是外参数矩阵，Mj是图像点mij相匹配的世界坐标系下的目标点。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，目标点的三维坐标(x，y，z)与比例因子S_L间关系为：

x＝S_L(X_L-C_Lx)/f_Lx (1)

y＝S_L(Y_L-C_Ly)/f_Ly (2)

z＝S_L (3)

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，右相机坐标系与空间点三维坐标中z关系为：

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述左相机和所述右相机的像面之间对应关系为：