CN103913114B - 双目视觉系统间的位置关联方法 - Google Patents

双目视觉系统间的位置关联方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103913114B
CN103913114B CN201210592065.0A CN201210592065A CN103913114B CN 103913114 B CN103913114 B CN 103913114B CN 201210592065 A CN201210592065 A CN 201210592065A CN 103913114 B CN103913114 B CN 103913114B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional coordinate
binocular vision
coordinate
groups
mark
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210592065.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103913114A (zh
Inventor
吴国俊
焦国华
吕建成
鲁远甫
李小刚
白龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Borui Biomedical Technology (Shenzhen) Co., Ltd.
Original Assignee
Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS filed Critical Shenzhen Institute of Advanced Technology of CAS
Priority to CN201210592065.0A priority Critical patent/CN103913114B/zh
Publication of CN103913114A publication Critical patent/CN103913114A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103913114B publication Critical patent/CN103913114B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明适用于测量领域，提供了一种双目视觉系统间的位置关联方法，所述方法包括：使用至少二组双目视觉系统，并使至少二组双目视觉系统的测量范围有重叠；依据任意二组双目视觉系统的关系式和重叠部分的至少4个坐标值计算出任意二组双目视觉系统的关系式的参数；利用该关系式的参数和任意二组双目视觉系统的关系式将任意二组双目视觉系统的测量坐标统一到同一个三维坐标内。本发明具体实施方式提供的方法具有扩大测量范围的优点。

Description

双目视觉系统间的位置关联方法
技术领域
本发明属于测量领域，尤其涉及一种双目视觉系统间的位置关联方法及系统。
背景技术
双目视觉系统作为一种三维测量手段已经获得越来越广泛的使用。双目视觉系统由两组像机构成，空间点在左右像机的成像平面上分别得到投影点，从而利用三角关系计算出空间点的三维坐标。
受像机分辨率的限制，其测量精度和测量范围成反比关系，对于固定分辨率的像机，确定双目视觉系统测量精度后，测量范围也被唯一的确定。双目视觉系统通常采用CCD或CMOS作为图像接收传感器，受技术水平的限制，像机的分辨率总有一个上限，这些就限制了双目测量系统在保证一定精度条件下的测量范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双目视觉系统间的位置关联方法，旨在解决现有技术的双目测量系统的测量范围小的问题。
本发明是这样实现的，一种双目视觉系统间的位置关联方法，所述方法包括：
使用至少二组双目视觉系统，并使至少二组双目视觉系统的测量范围有重叠；
依据任意二组双目视觉系统的关系式和重叠部分的至少4个空间点坐标值计算出任意二组双目视觉系统的关系式的参数；
利用该关系式的参数和任意二组双目视觉系统的关系式将任意二组双目视觉系统的测量坐标统一到同一个三维坐标内；
所述任意二组双目视觉系统的关系式如下：
其中，矩阵方程中(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z2)分别是重叠部分的空间一点分别在第一双目视觉系统S1坐标系中的坐标以及第二双目视觉系统S2坐标系中的坐标，其余12个则为任意二组双目视觉系统间的坐标关联参数。
可选的，所述依据任意二组双目视觉系统的关系式和重叠部分的至少4个空间点坐标值计算出任意二组双目视觉系统的关系式的参数具体包括：
获取重叠部分至少4个空间点在S1的坐标值和S2的坐标值，将至少4个空间点在S1的坐标值和S2的坐标值代入到所述公式1得到至少包含12个方程的方程组，解析该方程组即得到12个参数，将12个参数代入到所述公式1即得到S1与S2的关系式。
可选的，所述利用该关系式的参数和任意二组双目视觉系统的关系式将任意二组双目视觉系统的测量坐标统一到同一个三维坐标内包括：
将所有S2检测的点的坐标带到S1与S2的关系式中计算得到所有S2检测的点的坐标在S1坐标系的值。
在本发明的技术方案具有测量范围大的优点。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种双目视觉系统间的位置关联方法的流程图；
图2是本发明具体实施方式提供的具有共同视场的两双目系统的关联示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的双目系统上基准点相对双目系统的三维坐标测量示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的两组双目系统基准点的测量图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明具体实施方式提供的一种双目视觉系统间的位置关联方法，该方法如图1所示，包括：
S11、使用至少二组双目视觉系统，并使至少二组双目视觉系统的测量范围有重叠；
S12、依据任意二组双目视觉系统的关系式和重叠部分的至少4个空间点坐标值计算出任意二组双目视觉系统的关系式的参数；
S13、利用该关系式的参数和任意二组双目视觉系统的关系式将任意二组双目视觉系统的测量坐标统一到同一个三维坐标内。
本发明提供的方法通过关系式和至少4个空间点坐标值计算出任意二组双目视觉系统的关系式的参数，然后将任意二组双目视觉系统的测量坐标统一到同一个三维坐标内，这样就增加了测量范围。
需要说明的是，上述任意二组双目视觉系统的关系式如下：
其中，矩阵方程中(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z2)分别是重叠部分的空间一点分别在第一双目视觉系统S1坐标系中的坐标以及第二双目视觉系统S2坐标系中的坐标，其余12个则为任意二组双目视觉系统间的坐标关联的参数。
实现S12的方法具体可以为：
获取重叠部分至少4个空间点在S1的坐标值和S2的坐标值，将至少4个空间点在S1的坐标值和S2的坐标值代入到公式(1)得到至少包含12个方程的方程组，解析该方程组即得到12个参数，将12个参数代入到公式(1)即得到S1与S2的关系式。需要说明的是，由于4个点均为空间坐标，所有其包括有X、Y、Z的坐标值，所有每个坐标点可以生成3个方程，4个空间点坐标即可生成12个方程。另外，上述至少4个坐标点均不在同一平面内，这样能避免生成的方程组的方程属于线性关系而无法解出具体的参数值。
可选的，上述实现S13的方法具体可以为：
将所有S2检测的点的坐标带到S1与S2的关系式中计算得到所有S2检测的点的坐标在S1坐标系的值。这样就完成了将S2检测点的坐标统一到同一个三维坐标内。此时统一到同一个三维坐标具体为S1的三维坐标系。
图2所示实例中，实现了具有部分共同视场的两双目视觉系统之间的位置关联。在共同视场内放置几个标记点(不低于4个)，标记点不能位于同一平面内。S1和S2分别测量出标记点的三维坐标，将测量结果代入上述方程，建立方程组，并求解出坐标变换所需的12个参数。重复上述过程可实现更多的双目视觉系统位置关联，从而不断的扩大测量范围。
图3、4所示实例中，实现了无共同视场的两双目视觉系统之间的位置关联。借助于第三组双目系统(定义为S')，同时在S1和S2上各固定几个基准点(不低于4个)。首先S'放置的位置应能实现与S1有部分共同的视场范围，同时S1上几个基准点也在S'视场范围内。在S'与S1的共同视场内再放置几个标记点(不低于4个)，通过测试共同视场内的标记点来计算出S'与S1的三维坐标变换参数；再利用S'测量S1上各基准点的三维坐标，然后利用三维坐标变化计算出S1上各基准点在S1坐标系内的三维坐标。调整S'位置，并重复上述过程，S2上各基准点在S2坐标系内的三维坐标得出。再调整S'位置，使S1和S2上的所有基准点均在S'测量视场范围内，S'测量S1上各基准点三维坐标、结合前面得出的S1上各基准点在S1坐标系内的三维坐标，便可得出新位置上S'与S1的三维坐标变换参数；保持S'位置不动，同样过程可得S'与S2的三维坐标变换参数。利用矩阵运算便可求出S1和S2之间三维坐标变换参数。重复上述过程可实现更多地双目视觉系统位置关联，从而不断的扩大测量范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种双目视觉系统间的位置关联方法，其特征在于，所述方法包括：
当任意二组双目视觉系统S1和S2为无共同视场的两双目视觉系统时，借助于第三组双目系统S'，在S1和S2上各固定不低于4个基准点，S'放置的位置与S1有部分共同的视场范围，同时S1上的部分基准点也在S'视场范围内，在S'与S1的共同视场内放置不低于4个标记点，通过测试共同视场内的标记点计算S'与S1的三维坐标变换参数，利用S'测量S1上各基准点的三维坐标，利用三维坐标变化计算S1上各基准点在S1坐标系内的三维坐标；
调整S'的位置，S'放置的位置与S2有部分共同的视场范围，同时S2上的部分基准点也在S'视场范围内，在S'与S2的共同视场内放置不低于4个标记点，通过测试共同视场内的标记点计算S'与S2的三维坐标变换参数，利用S'测量S2上各基准点的三维坐标，利用三维坐标变化计算S2上各基准点在S2坐标系内的三维坐标；
调整S'位置，使S1和S2上的所有基准点均在S'测量视场范围内，利用S'测量S1上各基准点的三维坐标，结合测量得到的S1上各基准点在S1坐标系内的三维坐标，得到新位置上S'与S1的三维坐标变换参数；
保持S'位置不动，利用S'测量S2上各基准点的三维坐标，结合测量得到的S2上各基准点在S2坐标系内的三维坐标，得到新位置上S'与S2的三维坐标变换参数；
利用矩阵运算得到S1和S2之间三维坐标变换参数。
CN201210592065.0A 2012-12-31 2012-12-31 双目视觉系统间的位置关联方法 Active CN103913114B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210592065.0A CN103913114B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 双目视觉系统间的位置关联方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210592065.0A CN103913114B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 双目视觉系统间的位置关联方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103913114A CN103913114A (zh) 2014-07-09
CN103913114B true CN103913114B (zh) 2017-05-24

Family

ID=51038983

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210592065.0A Active CN103913114B (zh) 2012-12-31 2012-12-31 双目视觉系统间的位置关联方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103913114B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104539934A (zh) * 2015-01-05 2015-04-22 京东方科技集团股份有限公司 图像采集装置和图像处理方法、系统
CN106441098A (zh) * 2016-09-26 2017-02-22 中国农业大学 一种采摘果蔬的识别定位方法
CN108253935B (zh) * 2016-12-29 2020-04-10 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 复杂外形模型超高速自由飞行姿态测量方法
CN107543497B (zh) * 2017-03-23 2019-10-01 四川精视科技有限公司 一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法
CN109357633B (zh) * 2018-09-30 2022-09-30 先临三维科技股份有限公司 三维扫描方法、装置、存储介质和处理器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10135300A1 (de) * 2000-07-19 2002-02-07 Asahi Optical Co Ltd Verfahren und Einrichtung zum Messen dreidimensionaler Information
CN101038158A (zh) * 2007-04-05 2007-09-19 同济大学 大尺寸岩石表面三维形貌的测量方法
CN101226640A (zh) * 2007-12-21 2008-07-23 西北工业大学 基于多双目立体视觉的运动捕获方法
CN102650514A (zh) * 2012-05-03 2012-08-29 秦毅 一种立体视觉系统及其实时监控三维安全警示区域的应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0991436A (ja) * 1995-09-21 1997-04-04 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 画像処理方法及びその装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10135300A1 (de) * 2000-07-19 2002-02-07 Asahi Optical Co Ltd Verfahren und Einrichtung zum Messen dreidimensionaler Information
CN101038158A (zh) * 2007-04-05 2007-09-19 同济大学 大尺寸岩石表面三维形貌的测量方法
CN101226640A (zh) * 2007-12-21 2008-07-23 西北工业大学 基于多双目立体视觉的运动捕获方法
CN102650514A (zh) * 2012-05-03 2012-08-29 秦毅 一种立体视觉系统及其实时监控三维安全警示区域的应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
多视点大空间三维坐标数据归一化方法;陈刚等;《光学精密工程》;20080731;第16卷(第7期);第1310-1313页第2-4节及图1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN103913114A (zh) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103913114B (zh) 双目视觉系统间的位置关联方法
CN100429476C (zh) 一种双传感器激光视觉三维测量系统校准方法
CN103575227B (zh) 一种基于数字散斑的视觉引伸计实现方法
CN107367229B (zh) 自由双目立体视觉转轴参数标定方法
CN102506757B (zh) 双目立体测量系统多视角测量中的自定位方法
Wei et al. A novel 1D target-based calibration method with unknown orientation for structured light vision sensor
CN104266608B (zh) 视觉传感器现场标定装置和标定方法
CN103606147B (zh) 多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法
CN105486289B (zh) 一种激光摄影测量系统及相机标定方法
CN103679693B (zh) 一种多相机单视图标定装置及其标定方法
CN103983186B (zh) 双目视觉系统校正方法及校正设备
CN109990731A (zh) 基于数字投影三维测量系统的非线性相位误差的校正方法
CN103486984B (zh) 一种风洞内型面同轴度的检测方法
CN104634246B (zh) 目标空间坐标的浮动式立体视觉测量系统及测量方法
CN105091772B (zh) 平面物体二维变形量的测量方法
CN104142485A (zh) 校准磁传感器的方法和装置
CN103353388A (zh) 一种具摄像功能的双目体式显微成像系统标定方法及装置
CN101865656B (zh) 一种使用少数共面点精确定位多摄像头系统位姿的方法
CN111598931A (zh) 一种单目视觉系统成像参数标定装置及方法
CN102620912B (zh) 利用点目标像拼合的光学系统横向放大率测量方法与装置
CN102607815B (zh) 基于点目标像拼合的光学系统横向放大率测量方法与装置
CN104525668B (zh) 一种多点成形加工曲面的冲头调形方法
CN102620911B (zh) 采用点目标像拼合的光学系统横向放大率测量方法与装置
CN103876706A (zh) 检眼镜中的改进以及与检眼镜相关的改进
CN208061260U (zh) 一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190402

Address after: 518000 Room 201, building A, No. 1, Qian Wan Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen, Guangdong (Shenzhen Qianhai business secretary Co., Ltd.)

Patentee after: Borui Biomedical Technology (Shenzhen) Co., Ltd.

Address before: 518055 No. 1068, Xue Yuan Avenue, Xili University Town, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong

Patentee before: Shenzhen Advanced Technology Research Inst.