[发明专利]一种基于摄像机标定的反射镜相对位姿测量方法

摘要

本发明公开了一种基于摄像机标定的反射镜相对位姿测量方法。该方法在显示屏上显示特征图样，经半透半反镜到达待测量的反射镜，反射后的光线又经半透半反镜反射后，被CCD摄像机拍摄并记录，即CCD摄像机记录下显示屏由两个或多个反射镜分别形成的虚像。使用摄像机标定方法计算虚像之间的夹角和轴向位移量。根据镜面反射原理，虚像之间夹角或轴向位移量的一半即为反射镜之间的角度或位移量，从而得到反射镜之间的相对位姿。本发明的基于摄像机标定的反射镜相对位姿测量方法为相对位姿测量提供了一种结构简单、使用方便、动态范围大、灵敏度高的测量方法。同时可以获得高精度的测量结果，对噪声和环境影响有抑制作用，可在车间环境中进行检测。

主权项

1.一种基于摄像机标定的反射镜相对位姿测量方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1a.对摄像机内参数进行标定，得到摄像机的内参数与非线性畸变参数；1b.由计算机产生特征图样，显示在显示屏上，并经半透半反镜投影到反射镜1、反射镜2……、反射镜n上，经反射镜1、反射镜2……、反射镜n和半透半反镜反射后到达CCD摄像机，n≥2；1c.CCD摄像机拍摄并记录反射镜1、反射镜2……、反射镜n反射回来的特征图样，即CCD摄像机拍摄记录下由反射镜1、反射镜2……、反射镜n分别对显示屏形成的虚像1、虚像2……、虚像n；1d.根据摄像机的内参数与非线性畸变参数对CCD摄像机进行外参数标定，得到虚像1坐标系关于CCD摄像机坐标系的外参数1、虚像2坐标系关于CCD摄像机坐标系的外参数2、……、虚像n坐标系关于CCD摄像机坐标系的外参数n；1e.外参数1包括旋转矩阵R1和平移向量T1，外参数2包括旋转矩阵R2和平移向量T2，外参数n包括旋转矩阵Rn和平移向量Tn，其中R1、R2、……、Rn为3×3大小的单位矩阵，T1＝[tx1，ty1，tz1]T，T2＝[tx2，ty2，tz2]T，……，Tn＝[txn，tyn，tzn]T，T1、T2……、Tn为列向量；1f.计算出虚像1和虚像2之间的夹角，虚像1和虚像2的坐标原点轴向位移量t_z12，……，虚像1和虚像n之间的夹角，虚像1和虚像n的坐标原点轴向位移量t_z1n；以两个反射镜为例，反射镜1、反射镜2对应的虚像1、虚像2的摄像机外参数旋转矩阵为R1、R2，平移向量分别为T1、T2，则虚像1和虚像2之间的夹角和坐标原点轴向位移量可由下式计算得到：R₁₂通过Rodrigues旋转公式变为三个欧拉角，其中为虚像1和虚像2分别关于X、Y轴的夹角，T₁₂中的z方向分量t_z12为虚像1和虚像2的坐标原点轴向位移量；1g.根据镜面反射原理，反射镜1和反射镜2之间的夹角和位移量是虚像1和虚像2之间的夹角和位移量的一半，从而得到反射镜1和反射镜2之间的夹角和坐标原点轴向位移量。