大连理工大学刘巍获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115375778B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211109643.0,技术领域涉及:G06T7/80;该发明授权一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法是由刘巍;张沛东;王文琪;张洋;司立坤;贾振元设计研发完成,并于2022-09-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法在说明书摘要公布了:本发明属于机器视觉测量领域,公开了一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法,首先基于远心镜头安装误差建立双远心镜头的成像模型;其次,利用高精度位移平台搭载标定板分别获取初始标定板图像以及经过确定的步进距离向x以及y方向移动后的两张标定图像,以简化相对外参矩阵;接着采用非线性辛普森求解方法计算单应性矩阵,利用初始外参矩阵中旋转矩阵的正交性建立方程组,求解内参数:安装误差角、放大倍率、CMOS倾斜角以及图像中心点坐标,同时求解初始外参矩阵;最后采用L‑M优化算法求解镜头畸变系数。该方法兼具高效、准确等优势,对于视觉测量的标定方法具有良好的应用价值。
本发明授权一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法在权利要求书中公布了:1.一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像标定方法,其特征在于,该方法首先建立双远心镜头成像模型,Ow-XwYwZw为世界坐标系,oc-xcyc,o'-x'y'z'分别为理想的相机坐标系以及存在安装误差的相机坐标系,o-x为图像坐标系,uv为像素坐标系,具体计算步骤如下: 第一步、建立虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型; 虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型为: 式1中,u,v为像素坐标系下标定板各标定圆心的像素坐标值,m为镜头放大倍率,d,d为像素坐标系到图像坐标系的尺度因子,θ为图像平面夹角,u',v'为实际投影中心坐标,uv为理想投影中心坐标,λ、分别为理想相机坐标系由于相机安装误差绕x轴旋转角度以及绕y轴旋转角度,ε为旋转矩阵的旋转角,t,t为外参平移量,XY为世界坐标系下标定板各标定圆心的坐标值,将上述双远心镜头成像模型改写成分块矩阵为: 其中2×2为单位矩阵,H为世界坐标到像素坐标对应的映射单应性矩阵,h11~h33分别为单应性矩阵中的对应元素; 第二步、利用高精度位移台搭载标定板平移求解单应性矩阵,解算模型内参数及外参数; 利用高精度位移台搭载标定板分别以已知的步进距离向x,y方向移动Δtx,Δty,移动后,移动向量变为采集包括初始位置标定板图像共三张,使用非线性Simpson求解方法求解第一、二、三标定板图像对应的单应性矩阵H1,H2,H3,得到以下方程: 式中,φT为待求解的相机安装误差角向量,为 对上述方程进行变化,结果为: 通过求解式4: 式中,分别为第一、二、三张标定图像求解得到的单应性矩阵H1,H2,H3中对应的h33的不同值; 内参数相机安装误差角求出,进一步求出旋转矩阵R: 通过旋转矩阵的正交性,求解其他标定内参数: 其中为第一张标定图像对应单应性矩阵H1中对应的相应矩阵元素,分别为第一张标定图像单应性矩阵H1和第二张标定图像H2对应h31,h33元素之间的差值; 第三步、求解镜头畸变系数; 以已经求出的内参数作为初始值,考虑镜头产生的畸变系数,由于双远心镜头畸变系数较小,因此主要考虑一阶径向畸变系数k1,切向畸变系数s1,s2,薄透镜畸变p1,p2,畸变校正前图像坐标u,v,即上述像素坐标系下标定板各标定圆圆心的像素坐标值和畸变校正后坐标u',v'表示为: 使用L-M优化算法,通过优化目标函数求解畸变系数: K=[k1,g1,g2,g3,g4]13 其中K代表畸变系数的集合向量,F为目标值最小化优化函数,N为所有标定板图像中所有标定圆的个数。
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