雙目立體視覺系統的非線性攝像機標定技術

攝像機標定是提高雙目立體視覺系統三維測量精度的關鍵環節和基本步驟。隨著當前工業生產自動化、智能化程度的提高，各種工業機器視覺系統對標定算法的速度和靈活性要求越來越高。在鋼板表面三維重構及智能檢測中，要利用二維圖像獲取鋼板表面特征的尺寸、位置、深度等三維信息，首先要確定圖像坐標系與被測物體三維空間坐標系中對應點之問的映射關系及兩個攝像機之問的相對位姿關系，即得到雙目視覺成像的幾何模型。這一模型是由攝像機內部參數、外部參數及相對位姿參數組成的，確定這些參數的過程即雙目視覺系統的攝像機標定。目前攝像機標定方法主要可分為傳統標定、自標定和基于主動視覺三類。自標定方法不需要標定物，缺點是魯棒性差、標定過程復雜，主要應用在實時性和精度要求都不高的場合。基于主動視覺的標定方法通?？蓪崿F線性求解，魯棒性較高，但其精度依賴于所獲取的運動信息的精度，專用平臺系統成本較高。傳統標定方法是需要已知的標定物為參照，通過空間點和圖像點之問的對應關系來計算內外參數。根據采用的成像模型不同可分為直接線性標定、非線性標定和兩步法。線性標定不考慮鏡頭畸變，簡單快速，但精度低；非線性標定考慮了畸變參數，但汁算繁瑣，速度慢；兩步法介于兩者之間，采用由粗到精策略，標定簡單且精度較高，是目前工業應用的主要方法，其典型代表有Tsai基于徑向排列約束的兩步法、張正友平面模板兩步法等。