[发明专利]一种鱼眼立体相机对的极线校正方法

说明书

技术领域

本发明属于视觉测量领域，涉及一种立体相机对的极线校正方法。

背景技术

在立体视觉研究领域，立体视觉校正也称为极线校正，它的目的是使得立体图像的对应极线平行于水平方向，消除垂直方向上的视差，从而使得在立体匹配过程中可以更为快速准确地寻找对应点。

对于大视场的鱼眼立体相机，其极线校正方法不同于普通的小视场立体相机对的极线校正方法，传统的小视场立体相机对的极线校正理论已经不适应鱼眼相机的数学成像模型，如果将鱼眼相机的成像模型向透视投影模型进行强行改正，在图像边缘会产生很大的比例误差，根据鱼眼相机的视场角大小，最大的地方会产生7倍以上的比例误差存在，严重影响了匹配结果。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种针对f-θ成像模型的鱼眼立体相机对的极线校正方法，可以降低搜索的复杂度，提高匹配效率。

本发明的技术解决方案是：一种鱼眼立体相机对极线校正方法，步骤如下：

(1)对两个鱼眼立体相机进行标定，分别得到两个鱼眼相机的内参数和相对外参数，两个鱼眼立体相机均采用f-θ成像模型；

(2)对两个鱼眼立体相机分别建立像平面坐标系和鱼眼相机坐标系，其中像平面坐标系o₁x₁y₁的原点oX为像平面的几何中心，x₁轴平行于像素的水平采样方向，y₁轴与x₁轴垂直；鱼眼相机坐标系oxyz的原点o为成像点的投影中心，x轴和y轴分别与像平面坐标系的x₁轴和y₁轴平行，z轴与鱼眼相机的摄影光轴重合；

(3)对两个鱼眼立体相机分别建立虚拟相机坐标系，两个虚拟相机坐标系方向完全一致，虚拟相机坐标系o₂x₂y₂z₂的原点o₂为鱼眼相机坐标系的原点，x₂轴的方向为左侧鱼眼相机坐标系的原点指向右侧鱼眼相机坐标系原点的方向，y₂轴的方向为垂直于左侧鱼眼相机坐标系z轴与基线构成的平面，z₂轴与x₂轴和y₂轴符合右手定则；

(4)将虚拟相机坐标系o₂x₂y₂z₂的三个方向向量单位化，得到虚拟相机坐标系o₂x₂y₂z₂在左侧鱼眼相机坐标系oxyz下的旋转矩阵M；

(5)对两个鱼眼立体相机分别建立虚拟像平面坐标系o₃x₃y₃，原点o₃位于虚拟像平面的几何中心，虚拟像平面坐标系o₃x₃y₃与虚拟相机坐标系的o₂x₂y₂平面平行，且两个虚拟像平面的虚拟焦距均为两个鱼眼相机实际焦距的平均值f；

(6)利用步骤(1)标定得到的鱼眼相机内参数对像平面的像点进行畸变校正，然后根据校正后的f-θ鱼眼成像模型像点向f-tanθ的小孔成像模型转换，转换公式为：