[发明专利]双目视觉位移测量误差的测算方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种双目视觉位移测量误差的测算方法及测量系统，更具体地，涉及用于测算在具体测量环境下的双目视觉位移测量误差的方法及装置。

背景技术

双目视觉技术是计算机视觉领域的重要技术，双目视觉技术能够通过两个相机的内外参数和两个相机成像平面上的对应点坐标来重建空间一点坐标。如图1所示，I₁和I₂分别是左右两个相机的成像平面，C₁和C₂分别是左右两个相机的光心，在空间某一平面π上有一点M，该M点在I₁和I₂上的投影点分别为P₁和P₂(即，光心C₁和点M的连线以及光心C₂和点M的连线分别与成像平面I₁和I₂的交点)，将两个成像平面I₁和I₂分别与平面π的交线e₁和e₂称为极线，P₁和P₂必过极线。由对极几何关系可知，如果知道两个相机光心C₁和C₂之间的距离、光心C₁和C₂分别到成像平面I₁和I₂的距离(焦距)、两成像平面I₁和I₂的夹角等双目视觉系统的内外参数以及像平面I₁上的点P₁的坐标，即可确定e₂(相应地，通过像平面I₂上的点P₂的坐标也可以确定e₁)，则P₁的对应点P₂必在极线上(可以利用匹配算法在极线上搜索P₂)，再通过P₁和P₂的坐标，即可唯一确定平面π上的某一点的空间坐标。

利用双目视觉技术重构空间一点坐标和该点的实际坐标之间的误差被称为双目视觉测量误差，双目视觉测量误差可作为指导双目视觉测量系统参数选择的标准。在现有技术中存在对双目视觉测量误差的计算技术，双目视觉测量技术(余慧杰，韩平畴.光学技术[J].2007，33(Suppl)，156-160)分析了两相机相对位置关系误差引起的双目视觉测量误差，双目视觉系统的测量误差分析(陈杰春，丁振良.三维重构不确定度的两阶估计方法.光学精密工程[J].2008，16(6)，1110-1116)借助于不确定度传递原理估计了双目视觉测量误差。这两种误差估计(分析)方法均属于数学模型法，可作为通用的双目视觉测量误差计算方法。

由于对测量环境要求低、与被测量物不接触及测量原理简单等优点，因此双目视觉技术还被广泛地应用于运动测量领域。因为各个运动参数均可由位移量导出，所以运动测量的核心是位移测量并且运动测量误差可由位移测量误差表示。在双目视觉运动测量技术中，现场测量环境下的位移测量误差是评价运动测量水平的重要指标。

上述双目视觉测量误差并非双目视觉位移测量误差，这两种误差并不完全一样，并且，由于数学模型误差计算方法往往不考虑具体测量环境，而双目视觉测量方法对环境光又非常敏感，不同环境光效果下的测量结果差别很大，所以数学模型方法不能计算具体测量环境下的误差。另外，数学模型误差计算方法可以体现测量误差的变化趋势，可作为指导测量参数选择的依据，但不能准确计算误差数值。因此，迄今为止，还不存在一种测算在现场环境下的双目视觉位移测量误差的方法及相应的测量系统。

发明内容

为了解决上述现有技术中的问题，本发明提供一种能够测算在现场环境下的双目视觉位移测量误差的方法及相应的测量系统。

双目视觉位移测量误差的测算方法包括以下步骤：步骤1，将标记物设置在标准量具的尺头上；步骤2，分别沿立体空间的三维坐标系中的三个坐标轴方向平行地布置标准量具，调节标准量具以使标记物分别沿三个坐标轴方向随尺头移动，并获取标记物的位移的实际值；步骤3，利用双目视觉位移测量装置获得标记物的位移的测量值；步骤4，通过对位移的实际值和测量值的差的绝对值计算算术平均值来分别获得在三个坐标轴方向上的位移测量误差，再通过对三个坐标轴方向上的位移测量误差进行计算以获得整个测量范围内的误差。