[发明专利]一种用于浑浊介质中结构表面检测的阵列相机观测方法

摘要

本发明公开了一种用于浑浊介质中结构表面检测的阵列相机观测方法，采用相机阵列装置，在视场大小不变情况下可以大大缩短观测距离，提高成像清晰度，以实现在浑浊介质中进行结构表面清晰成像的目的。该方法包括以下步骤：采用编码点标定板标定各个相机，同时得到每个相机的内部参数矩阵、畸变参数矩阵、相机坐标系与世界坐标系的旋转矩阵和平移矩阵；计算相机阵列理想内部参数矩阵；计算图像单应变换矩阵；相机光心校正计算；镜头畸变校正计算；单个相机图像与阵列图像的映射关系即查找表计算；结构表面高清晰度成像显示及检测。 1

主权项

1.一种用于浑浊介质中结构表面检测的阵列相机观测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)阵列相机标定：将编码点标定板置于被测结构平面位置，阵列所有相机同步采集标定板图像，得到一组图像0；将标定板沿着与其平面垂直的方向平移已知距离，阵列相机同步采集标定板图像，得到一组图像1；由每个相机采集到的图像0和图像1利用两步法标定得到该相机的所有参数，所述相机参数包括：内部参数矩阵A_i，镜头畸变参数矩阵D_i，相机光心坐标系相对于编码点标定板世界坐标系的旋转矩阵R_i＝[R_i，x R_i，y R_i，z]及平移矩阵T_i＝[T_i，x T_i，y T_i，z]，所述内部参数矩阵为其中f_i，x、f_i，y为第i个相机的水平方向和竖直方向等效焦距，i＝1、2、...、m，m为相机个数，s_i为倾斜因子，c_i，x、c_i，y为镜头的光轴与靶面交点的像素坐标；2)阵列相机同步采集结构表面图像，根据以下关系式计算每个相机采集的结构表面图像的单应变换矩阵Hi：其中f_ideal，x、f_ideal，y、s_ideal为所有相机f_i，x、f_i，y、s_i的平均值，c_ideal，x和c_ideal，y为每个相机的图像单应校正之后成像区域最大的理想主点坐标，R_ideal为单位矩阵，3)首先计算每个相机光心的世界坐标其中C_i＝[C_i，x C_i，y C_i，z]，然后计算校正后光心到结构表面的距离C_ideal，z，C_ideal，z为所有相机光心世界坐标中C_i，z的平均值；4)以相机阵列中的左上角相机为相机1，根据下式计算所有相机光心相对于相机1光心的水平和竖直像素平移xtrans、ytrans：xtrans＝(Ci，x‑C1，x)×fideal，x/Cideal，zytrans＝(Ci，y‑C1，y)×fideal，y/Cideal，z5)按照如下方式遍历阵列图像中的所有点，计算确定单个相机采集的结构表面图像与阵列图像的映射关系：对于阵列图像上任意一点，根据所述步骤4)得到的所有相机相对于相机1的像素平移，计算该点位于第i个相机的图像位置，然后利用所述步骤3)得到的校正后光心到结构表面的距离对每个相机进行光心位置校正，利用所述步骤2)得到的单应变换矩阵进行单应变换校正，最后利用所述步骤1)得到的镜头畸变参数矩阵进行畸变校正；所述光心位置校正根据如下公式进行：xideal‑cideal，x＝(xi‑cideal，x)×Ci，z/Cideal，zyideal‑cideal，y＝(yi‑cideal，y)×Ci，z/Cideal，z其中xi、yi为校正前任意一点的图像坐标，xideal、yideal为校正后任意一点的图像坐标；6)通过所述步骤5)得到的映射关系计算阵列图像中每个图像点的像素值，从而得到阵列图像。