同心圆图像匹配的双目视觉传感器高精度标定法

"基于同心圆合成图像匹配的双目视觉标定" 本文主要探讨了双目视觉传感器的标定技术，这是一种在机器视觉领域中至关重要的任务，它直接影响到立体视觉系统的精度和可靠性。双目视觉是通过两个相机模拟人眼的方式获取场景的三维信息，而标定则是消除相机固有误差、建立真实世界与图像像素坐标系之间对应关系的过程。 作者分析了双目视觉传感器的数学模型，这种模型通常包括相机内参、外参以及相机间的相对位置和姿态。相机内参涉及到镜头畸变、焦距、主点坐标等，而外参则涉及相机在空间中的位置和方向。标定的目标就是确定这些参数。 文章提出了一种新的标定方法，即基于同心圆合成图像匹配。这种方法利用同心圆靶标，可以在测量范围内自由放置，两台摄像机分别拍摄靶标的图像。同心圆靶标的选择是因为其特征明显，易于识别和匹配，有利于提高标定的准确性。 在该方法中，首先根据摄像机模型和已知同心圆在靶标坐标系的位置关系，构建合成图像。然后，将合成图像与实际拍摄的图像进行相似度匹配，通过优化算法寻找最佳匹配，从而得到靶标上每个圆的圆心点在图像上的像素坐标。由于左右相机看到的同一圆心位置会有所不同，这可以用来推断相机间的关系和它们相对于靶标的位姿。 接下来，利用双目视觉的几何约束，如视差和立体匹配原理，结合左右图像对应的圆心点坐标，对双目视觉传感器的参数进行非线性优化。通过迭代求解，最终获得最优解，从而完成标定过程。 实验结果证明，该同心圆合成图像匹配的标定方法能够显著提高标定精度，降低了由于传统方法中局部极小值陷阱导致的误差。这种方法的优势在于它不仅考虑了单个特征点的匹配，还利用了图像的整体信息，使得标定过程更为稳健。 关键词：机器视觉；双目视觉传感器；标定；同心圆；合成图像 中图分类号：TP391 文献标识码：A DOI：10.3788/AOOS201232.0315003 该研究对于双目视觉系统的实际应用，如机器人导航、物体识别、三维重建等领域具有重要的实践价值，因为它能提供更准确的立体视觉信息，提升系统的整体性能。