基于虛擬平面靶標(biāo)的大視場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、基于立體視覺的測(cè)量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防等領(lǐng)域，攝像機(jī)標(biāo)定是其關(guān)鍵步驟，標(biāo)定的精度直接決定整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的精度，因此，研究高精度的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)對(duì)提高立體視覺測(cè)量系統(tǒng)的精度具有重要意義。本課題組在開展直升機(jī)旋翼槳葉運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)量研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)較高精度的攝像機(jī)標(biāo)定方法在大視場(chǎng)環(huán)境下，標(biāo)定精度不理想。據(jù)此，本文分析了影響基于立體視覺大視場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定精度的影響機(jī)理，采用虛擬大平面靶標(biāo)（Virtual Large Planar Targ

2、et，簡(jiǎn)稱VLPT）研究了大視場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)，并系統(tǒng)分析了標(biāo)定精度的影響因素。主要工作內(nèi)容及其研究成果如下：
　　(1)構(gòu)建了大視場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。根據(jù)標(biāo)定方法的驗(yàn)證要求，分別從硬件、軟件和靶標(biāo)三個(gè)方面，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。硬件平臺(tái)包括視覺模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；軟件平臺(tái)分為圖像采集模塊、攝像機(jī)標(biāo)定模塊和標(biāo)定精度測(cè)試模塊；分別從靶標(biāo)的類型、標(biāo)記點(diǎn)的類型、標(biāo)定點(diǎn)的個(gè)數(shù)、靶標(biāo)的定位、標(biāo)定點(diǎn)的排序五個(gè)方面，設(shè)計(jì)出8*8圓形標(biāo)

3、記點(diǎn)二維，且?guī)в邪袠?biāo)定位點(diǎn)和排序定向點(diǎn)的靶標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)為驗(yàn)證本文方法的有效性和分析標(biāo)定精度的影響因素提供基礎(chǔ)保障。
　　(2)提出了基于VLPT的大視場(chǎng)攝像機(jī)標(biāo)定方法。首先，利用多個(gè)相互獨(dú)立的小尺寸靶標(biāo)（Mutually Independent Small Target，簡(jiǎn)稱MIST），獲取多張標(biāo)定圖像；其次，針對(duì)每張標(biāo)定圖像，采用定位標(biāo)記點(diǎn)圓心的方法，找到各個(gè)MIST，并為其上標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行排序和編號(hào)；再次，設(shè)定虛擬平面，通過

4、在該平面上找到每個(gè)標(biāo)定點(diǎn)對(duì)應(yīng)虛擬點(diǎn)的方式，將多個(gè)MIST聯(lián)系到一起，構(gòu)造出每張標(biāo)定圖像相應(yīng)的VLPT；接著，利用已獲得的多個(gè)VLPT，計(jì)算出攝像機(jī)參數(shù)，并通過非線性優(yōu)化算法對(duì)標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行全局優(yōu)化；最后，將本文方法與傳統(tǒng)標(biāo)定方法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：本文方法的標(biāo)定精度，與大尺寸靶標(biāo)的標(biāo)定精度相近，且明顯高于小尺寸靶標(biāo)的標(biāo)定精度。
　　(3)分析了VLPT標(biāo)定方法精度的影響因素。根據(jù)研究本文方法的過程，分別從標(biāo)記點(diǎn)的定位精度、靶標(biāo)的