(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211109643.0 (22)申请日 2022.09.13 (71)申请人 大连理工大 学 地址 116024 辽宁省大连市甘井 子区凌工 路2号 (72)发明人 刘巍　张沛东　王文琪　张洋　 司立坤　贾振元　 (74)专利代理 机构 大连理工大 学专利中心 21200 专利代理师 温福雪 (51)Int.Cl. G06T 7/80(2017.01) G01B 11/00(2006.01) G06F 17/12(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 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。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115375778 A 2022.11.22 CN 115375778 A 1.一种虑及相机安装误差的双远心镜头成像模型及标定方法， 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‑xcyczc,o'c‑x'cy'cz'c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， od‑xdydzd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， du, dv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'0,v'0为实际投影中心坐 标， u0 v0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， tx,ty为外参平移量， Xw Yw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 E2×2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：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115375778 A 2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 畸变系权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115375778 A 3