[发明专利]一种光轴非平行双目测距方法

摘要

本发明提出一种光轴非平行双目测距方法。首先搭建双目测距装置，并建立与双目测距装置在左右相机光轴非理想平行时配合使用的测距公式；然后标定测距公式中的参数，获得未知量只包含待测场景目标在双目测距装置左右相机图像中的成像位置的测距公式；实际应用时，将直接读取的待测场景目标在左右相机图像中的成像位置数据代入标定后的测距公式即可计算获得待测场景目标与双目测距装置中参考相机的距离。本发明适用于光轴非理想平行状态的双目立体视觉装置，降低了由于安装导致的光轴不平行带来的测距误差，提高了实际工程应用中的测距精度。

主权项

一种光轴非平行双目测距方法，其特征在于，首先搭建双目测距装置，并建立与双目测距装置在左右相机光轴非理想平行时配合使用的测距公式；然后标定测距公式中的参数，获得未知量只包含待测场景目标在双目测距装置左右相机图像中的成像位置的测距公式；实际应用时，将直接读取的待测场景目标在左右相机图像中的成像位置数据代入标定后的测距公式计算获得待测场景目标与双目测距装置中参考相机的距离；所述双目测距装置为：采用两个型号相同的相机作为双目测距装置的左右相机，采用焦距相同的镜头作为左右相机的镜头，将左右相机安装在同一平台上，使得两个相机处于同一高度，左右相机的前端镜面处于同一平面，通过图像采集卡将左右相机拍摄的图片实时采入计算机；所述测距公式如公式(1)所示，式(1)中，Z为场景目标距离双目相机中参考相机的距离；fr为右相机的像距，B为左右相机光心距，θ为右相机成像平面与参考相机成像平面的夹角，设夹角值逆时针为正；Ol'和Or'分别为左右光心Ol和Or在成像面上的投影点的图像坐标的横坐标值，α为左右相机的光心Ol和Or连线与参考相机成像平面的夹角，设夹角值逆时针为正；xl为场景目标在参考相机中的成像面上成的像的图像坐标的横坐标值，xr为场景目标在右相机中的成像面上成的像的图像坐标的横坐标值；dxr为右相机每个像元的实际尺寸；公式(1)中，需要标定的参数为：B、fr/dxr、α、Ol'、Or'和θ，标定参数B、fr/dxr、α、Ol'、Or'和θ的方法为：步骤一、将棋盘格标定板放置在左右相机拍摄范围内的任意位置，根据棋盘格标定板中同一角点分别在左右相机拍摄的图像中对应的高度位置关系，调节左右相机高度，使标定板中同一角点在左右相机拍摄的图像中处于相同高度，然后固定左右相机；步骤二、选定棋盘格标定板水平方向N个相邻的棋盘格，用刻度尺测量该N个相邻的棋盘格的实际长度A；将标定板放置在左相机拍摄范围内的任意两个不同的位置，并分别测量标定板到左相机的物距u1和u2，通过图像采集卡对应的图像采集程序分别获取并记录所选定的N个相邻的棋盘格在左相机拍摄的图像中所占像素的个数m1和m2；计算左相机的像距fl与其拍摄的图像中每个像素点的实际尺寸值dx比值fl/dx，计算方式如公式(2)所示，将标定板放置在右相机拍摄范围内的任意两个不同的位置，并分别测量标定板到右相机的物距u1'和u2'，通过图像采集卡对应的图像采集程序分别获取并记录所选定的N'个相邻的棋盘格在右相机拍摄的图像中所占像素的个数m1'和m2'，计算右相机的像距fr与其拍摄的图像中每个像素点的实际尺寸值dx比值fr/dx，计算方式如公式(3)所示，步骤三、以左相机为参考相机，按棋盘格标定板平面平行于相机成像平面的方式安放标定棋盘格标定板，记录多组标定板位于不同位置时标定板与参考相机的距离Z0、同一棋盘格角点位于左右相机图像中位置坐标的横坐标值xl和xr，将记录的多组Z0、xl、xr代入双目测距公式(1)，运用非线性优化，求解出左右相机的光心距B、左右相机光心Ol和Or在成像面上的投影点Ol'和Or'的图像坐标位置的横坐标值、左相机透镜光心Ol和右相机透镜的光心Or的连线与左相机透镜平面Ll的夹角α、左右相机光轴的夹角θ。