双摄像机立体视觉系统的标定

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基于双目立体视觉偏折术的标定

光学三维测量技术以其非接触、精度高、速度快等的优点在航空航天、汽车制造业、反向工程、计算机辅助设
计、计算机辅助制造等领域取得了广泛的应用，但其测量对象主要是漫反射物体。然而，工业生产中有大量镜面、类镜面等高反射物体需要测量，如光学元件中的平面镜、凸面镜和凹面镜等，因此近年来对镜面、类镜面等高反射物体三维形貌测量的需求越来越多。传统的接触式测量虽然能够对镜面、类镜面等高反射物体进行三维外貌的测量，但是由于其速度慢，与物体接触的探头容易划伤物体的表面，将改变被测物体的反射特性。常规的干涉测
中圈分类号：ＴＢ９文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４１０．５５
ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１７．０８．０５１
ＣａｌｉｂｒａｔｉｏｎｆｏｒＰｈａｓｅ— — ＭｅａｓｕｒｉｎｇＤｅｌｅｆｃｔｏｍｅｔｒｙＢａｓｅｄｏｎＢｉｎｏｃｕｌａｒＶｉｓｉｏｎ
测量的先决条件。由于ＬＣＤ显示屏位于摄像机的视野之外，增加了标定的困难，本文提出的基于双目立体视觉的相位测量偏折测量系统，通过姿态转换几
何标定方法进行系统标定，标定左右两个摄像机与ＬＣＤ显示器之问的相对位置关系，并通过实验验证了该标定方法的可行性和准确性。关键词：相位测量偏折术；双目立体视觉；标定

双目立体视觉系统

在匹配点的一个特定窗口中计算相似度。 SSD， SAD， MSE， MAD，etc.
全局算法 (Global algorithms)：
能量方程： E(d ) Edata (d ) Esmooth (d ) 模拟退火(Simulated annealing), 动态规划 (Dynamic
动机:在哪寻找匹配点
P
?
Pl
Pr
极平面
极平面
极线
极点
极线约束
极线
pl
pr
匹配点必须在极线上
Ol
el
er
Or
极点
34
极线方程
左右两幅图像相对应的点之间的关系可以通过 Essential 矩阵来表明。
Essential 矩阵是摄像机标定情况下用的。
公式： ( pr )T Epl 0
Programming), 图像分割(graph-cut), etc.
42
图像匹配方法
图像匹配方法
图像匹配方法
图像匹配方法
图像匹配方法
特征匹配 VS 区域匹配
特征匹配 (Feature match)：
速度快，匹配效率高；特征的提取可以到亚像素级别，精度较高；匹配元素为物体的几何特征，对照明变化不敏感；重建需要拟合。
双目立体视觉系统
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背景
立体视觉通过设计和模仿人类视觉来获得物体深度信息。
它在逆向工程、测试测量、文化产业、公共安全、视觉导航、地图生成、航空勘测等领域都有很好的应用价值。
二维信息与三维信息的结合，也为一些具体的工程问题提供了方法，如目标识别的图像分割。
双目立体视觉系统
3
主要内容
1：双目视觉系统模型

双相机定长标定原理

双相机定长标定原理
双相机定长标定原理是一种可以帮助我们实现精准测量的方法。

通过该方法，我们可以利用双相机的特殊设置，准确地确定物体的尺寸或距离，为后续工作提供可靠的数据基础。

下面，我们将详细介绍双相机定长标定原理的几个步骤。

第一步：相机标定
在双相机定长标定中，首先需要对相机进行标定。

相机标定是指使用一组已知参数来计算相机的内部参数和外部参数，从而确定相机的工作方式和成像质量。

相机标定通常需要使用标定板或标志物，通过捕捉不同角度和距离的图像来确定相机的参数。

第二步：匹配点选择和匹配
在相机标定之后，需要选择一些匹配点，来进行匹配。

匹配点是在两张不同角度、不同位置拍摄的图像中，可以对应的同一点。

在选择匹配点时，需要考虑匹配点的数量、分布和稳定性。

匹配的方法通常包括特征匹配和模板匹配。

第三步：基线计算
基线是指两个相机之间的距离。

在双相机定长标定中，需要先计算两个相机之间的基线长度，以确定相机之间的关系。

基线长度通常是通过比较两个相机捕捉的同一点的像素坐标来计算的。

第四步：三角测量
在计算出基线长度之后，可以对双相机捕获的图像进行三角测量。

三角测量是指利用相机的视差变化，通过三角形解算方法计算出物体的三维坐标。

在进行三角测量时，需要注意相机的畸变修正、相机之间的同步时序等因素。

通过以上四个步骤，就可以实现双相机定长标定，利用双相机精准计算物体的尺寸或距离。

该方法在机器视觉、工业自动化等领域有着广泛的应用。

双相机统一坐标系原理

双相机统一坐标系原理双相机统一坐标系是指将两个不同位置的相机的图像采集到同一个坐标系下进行处理和分析的方法。

在计算机视觉和机器视觉领域中，双相机统一坐标系被广泛应用于三维重建、立体视觉、目标跟踪等任务中。

本文将介绍双相机统一坐标系的原理及其应用。

一、双相机系统介绍双相机系统由两个相机组成，相机之间的距离和位置可以根据具体应用进行调整。

每个相机都可以独立地获取图像，并且可以通过标定来估计相机的内参和外参。

在双相机系统中，我们需要将两个相机的图像投影到同一个坐标系下进行处理和分析。

二、坐标系的建立为了实现双相机统一坐标系，我们需要建立一个参考坐标系。

通常情况下，我们选择其中一个相机的坐标系为参考坐标系，称为主相机。

主相机的坐标系原点通常选择在主相机的光心位置，坐标轴的方向可以根据具体需求进行定义。

三、相机标定在双相机系统中，我们需要对相机进行标定，以获取相机的内参和外参。

相机的内参包括焦距、主点位置和畸变参数等，而外参包括相机的位置和姿态。

通过相机标定，我们可以得到两个相机的内参和外参，从而实现双相机统一坐标系的建立。

四、坐标转换将两个相机的图像投影到同一个坐标系下需要进行坐标转换。

首先，我们需要将每个相机的图像坐标转换为相机坐标系下的三维坐标。

然后，通过外参矩阵将相机坐标系下的三维坐标转换为参考坐标系下的三维坐标。

最后，将参考坐标系下的三维坐标转换为图像坐标，即可将两个相机的图像投影到同一个坐标系下。

五、应用双相机统一坐标系在三维重建、立体视觉和目标跟踪等领域有广泛的应用。

在三维重建中，通过双相机统一坐标系可以获取场景中物体的三维坐标信息。

通过计算两个相机视野中相同物体在图像中的位置，可以得到物体在参考坐标系下的三维坐标。

在立体视觉中，双相机统一坐标系可以用于实现深度估计。

通过计算两个相机之间的视差，可以得到场景中物体的深度信息。

在目标跟踪中，双相机统一坐标系可以用于同时跟踪多个目标。

通过将两个相机的图像投影到同一个坐标系下，可以方便地对目标进行跟踪和定位。

双目立体视觉测量系统的标定

双目立体视觉测量系统的标定杨景豪;刘巍;刘阳;王福吉;贾振元【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2016(024)002【摘要】考虑传统的自标定方法虽然无需场景信息即可实现摄像机标定,但是标定精度较低,故本文提出了一种新的大视场双目视觉测量系统自标定方法.该方法无需高精度标定板或者标定物,仅需利用空间中常见的平行线和垂直线建立摄像机参数与特征线间的约束方程,即可实现摄像机的内参数与旋转矩阵标定;同时利用空间中距离已知的3个空间点即可线性标定两摄像机间的平移向量.通过标定实验对本文提出的方法进行了验证.结果表明:该方法标定精度能够达到0.51％,可以较高精度地标定双目测量系统.由于避免了大视场测量系统标定中大型标定物制造困难,以及摄像机自标定过程中算法冗杂,标定精度不高等问题,该方法操作简便,精度较好,适用于大视场双目测量系统的在线标定.【总页数】9页(P300-308)【作者】杨景豪;刘巍;刘阳;王福吉;贾振元【作者单位】大连理工大学教育部精密特种加工实验室,辽宁大连116024;大连理工大学教育部精密特种加工实验室,辽宁大连116024;大连理工大学教育部精密特种加工实验室,辽宁大连116024;大连理工大学教育部精密特种加工实验室,辽宁大连116024;大连理工大学教育部精密特种加工实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TP391;TB92【相关文献】1.基于双目立体视觉的大范围光笔测量系统研究 [J], 肖伟红;王彬;郑光辉;漆振华2.稳定高精度的双目立体视觉测量系统标定方法 [J], 马俊;3.稳定高精度的双目立体视觉测量系统标定方法 [J], 何万涛;梁永波;李景贺4.基于双目立体视觉的小型工件测量系统 [J], 赵琛; 江卫华5.双目立体视觉测量系统的精度分析 [J], 杨洪涛;何海双;李莉;张荣荣;张宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于Halcon软件的双目立体视觉系统标定

第１３卷
第９期
军事交通学
院学报
Ｖ０．３Ｎｏ．１１９Ｓｐ．２ｅｔ０１１
２１０１年９月
ＪｕａｆＭｉｔｒｒｎｐｒｔｎＵｎｖｒｉｏｒｌｏｌａｙＴａｓｏｔｉｉｅｓｙｎｉａｏｔ
近年来，备自主驾驶能力的智能车日渐成具为关注热点，研究涉及环境感知、划决策、其规车
双目立体视觉是立体视觉的一种重要形式，它是基于双目视差理论并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的２幅图像，过计算图像通对应点间的位置偏差，获取物体三维几何信息来
表1摄像机性能参数项目性能指标型号分辨率pixels单位像素尺寸m外形尺寸mmbasiera6016564909999604429将计算得到的摄像机镜头最小焦距和视场角与实际的镜头参数进行比较选择参数最相近的摄像机镜头产品以采集满足应用要求的最佳图万方数据万方数据48军事交通学院学报第l3卷第9期光照条件下同一摄像头的参数虽有差异但差异很小
ＣｅｇＸｉｏｏｇＸｕＹｏｃｕＬａ，ｉｅｇｈｎａｌｎ，ｕｈｎ，ｉＨｕＪａＰｎ
（ｕｍｏｉｎｉｅｒｇＤｐｒｅｔｉｔｒＴａｓｏａｉｎｖｒｔ，ｉｊ０１１ｈｎ）ＡｔｂｅＥｇｅｎｅａｔｎ，ＭｌａｙｒｎｐｒｔｎＵｉｓｙＴａｉ３０６，Ｃｉａｏｌｎｉｍｉｔｏｅｉｎｎ

基于HALCON的双目摄像机标定

基于HALCON的双目摄像机标定于春和;祁乐阳【摘要】Based on the binocular stereo vision system for the purpose of calibration. The internal and external parameters of stereo vision system of binocular camera are obtained by using HALCON calibration board and comparative experiment by software rich operator platform. The results are accurate and simple. The program is robust and efficient, and can be applied to binocular stereoscopic vision system effectively, which provides a solid foundation for 3D reconstruction of human face based on binocular stereoscopic vision.%基于对双目摄像机立体视觉系统进行标定的目的.采用HALCON标定板,通过软件丰富算子平台进行对比实验得到双目摄像机立体视觉系统的内部参数以及外部参数.算法结果准确,简单易行.其程序鲁棒性强,运算效率高,能够高效的运用到双目立体视觉系统中,为基于双目立体视觉的人脸三维重建提供了坚实的基础.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2017(025)019【总页数】4页(P190-193)【关键词】刚性转换;双目标定;机器视觉;HALCON标定板【作者】于春和;祁乐阳【作者单位】沈阳航空航天大学电子信息工程学院,辽宁沈阳 110136;沈阳航空航天大学电子信息工程学院,辽宁沈阳 110136【正文语种】中文【中图分类】TN391Abstract:Based on the binocular stereo vision system for the purpose of calibration.The internal and external parameters of stereo vision system of binocular camera are obtained by using HALCON calibration board and comparative experiment by software rich operator platform.The results are accurate and simple.The program is robust and efficient，and can be applied to binocular stereoscopic vision system effectively，which provides a solid foundation for 3D reconstruction of human face based on binocular stereoscopic vision.Key words:rigidity conversion；binocular calibration；machine vision；HALCON calibration plate摄像机标定是机器视觉和摄像测量领域相对基础的工作，同时也是最复杂、困难的工作。

双目标定参数计算基线

双目标定参数计算基线
双目标定参数计算基线是计算机视觉中常用的工具之一，它能够
精确地测量物体的几何形态、位置和速度等信息。

双目标定参数计算
基线的原理是通过计算双目摄像机对同一场景的视角差异，进而求解
出物体的三维坐标。

1. 双目摄像机的基本结构
双目摄像机由两个摄像头组成，通常需要一个精确的基线（baseline）来确定两个摄像头之间的距离。

基线越长，测量精度越高，但实时性相对较差。

2. 双目标定参数计算基线的步骤
(1) 放置标定板：在待测场景中放置标定板，记录下标定板的位
置信息。

(2) 拍摄标定板：使用双目摄像机对标定板进行拍摄，获取图像
信息。

(3) 标定点的提取：通过对图像进行处理，提取出标定板上的关
键点信息。

(4) 双目摄像机的标定：利用所提取的标定点信息，对双目摄像
机进行标定。

标定的结果即为双目摄像机的内部参数、基线和外部参数。

(5) 基于双目标定参数计算物体的三维信息：通过图像处理和三
角测量等方法，可以获得物体的三维信息，例如坐标、角度和速度等。

3. 双目标定参数计算基线的应用领域
(1) 三维测量：双目标定参数计算基线可以测量物体的三维信息，比如建筑测量、机器人视觉导航等。

(2) 动态跟踪：双目标定参数计算基线可以实时监测物体运动轨迹，如运动员运动分析、交通监控等。

(3) 视觉立体增强：双目标定参数计算基线也可以用于虚拟现实、增强现实等领域。

总之，双目标定参数计算基线是计算机视觉中的重要工具，它可以帮助我们精确地测量物体的三维信息。

随着技术的不断发展，它的应用范围也将不断扩大。

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ｃｈｅｓｓｂｏａｒｄ．ｔｈｅｎｔｈｅｆｉｎａｌｍａｔｒｉｃｅｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｒｕｎｎｉｎｇｔｈｅＣ＋＋ｐｒｏｇｒａｍ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ
ｔｈｒｏｕｇｈａｓｅｒｉｅｓｏｆｍａｔｒｉｃｅｓ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｍａｔｒｉｘａｎｄｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄｍａｔｒｉｘｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｗｏｃａｍｅｒａｓ．Ｉｔａｌｓｏｇｉｖｅｓｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｃａｍｅｒａｓａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅｌｅｆｔａｎｄｔｈｅｒｉｇｈｔｃａｍｅｒａｃｏｌｌｅｃｔ９ｓｅｔｓｏｆ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃａ பைடு நூலகம் ｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏａｔｗｏ — ｃａｍｅｒａｓｔｅｒｅｏｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒ
的像，然后通过运行Ｃ＋＋得到内部参数矩阵和两
关键词：双摄像机立体视觉系统；矩阵；畸变参数；标定；立体匹配
中图分类号：ＴＰ３９１文献标志码：Ａ文章编号：１００６－４３０３（２Ｏ１３）０５ — ０５８６ — ０５
Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｗｏ。。ｃａｍｅｒａｓｔｅｒｅｏ ‘ ’ ｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
ｔｈｒｅｅ — ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａ１ｉｍａｇｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｉＳｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｉｔｔｒａｎｓｆｏｒｍｓｔｈｅｐｏｉｎｔｓｉｎｆｏｕｒｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ
ｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇ
立体视觉技术在人们生活的各个方面都发挥着
非常重要的作用，它是一种非接触式的物体采样技术，更易被人们所接受，具有很强的实践基础［．作为生物特征识别的一个重要方面，立体视觉技术在
ＺＨＡＮＧＭｉｎｇ，ＧＵＲｕｉ — ｒｕｉ，ＺＨＵＬｉ — ｈｅ，ＨＵＸｉａｏ — ｕｉｒｎｇ，ＸＵＸｉ — ｚｈｅｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２３，Ｃｈｉｎａ）
张明，顾锐锐，朱李核，胡晓明，徐锡镇
（浙江工业大学理学院，浙江杭州３１００２３）
摘要：研究了一种能应用于双摄像机立体视觉系统三维图像再现的标定法．它将四个坐标系下的点
ｃｒｅｄｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｓｔｅｒｅｏｍａｔｃｈｉｎｇ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｗｏ — ｃａｍｅｒａｓｔｅｒｅｏ — ｖｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ；ｍａｔｒｉｘ；ｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒ；ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ；
通过一系列矩阵进行转换，这些矩阵包括内部参数矩阵和两摄像机之间的关系转换矩阵，同时也给
出了各摄像机的畸变参数．在实验中，首先由左右摄像机采集９组国际象棋棋盘的像，然后通过运
行Ｃ＋＋软件得到上述矩阵，最后通过立体匹配验证了标定结果的可信度．
第４１卷第５期
２０１３年ｌ０月
浙江工业大学学报
ＪＯｕＲＮＡＩＯＦＺＨＥＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖ０１．４１Ｎｏ．５０ｃｔ．２Ｏ１３
双摄像机立体视觉系统的标定