[发明专利]一种双目立体凝视监控系统的测距方法

权利要求书

1.一种双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于是按照以下步骤进行的：

步骤一：确定图像主点坐标和左、右摄像机焦距；

步骤二：调整双目摄像机姿态使其凝视目标点；

步骤三：建立基于旋转角度的目标测距模型；

步骤四：立体标定调整后的双目会聚摄像机；

步骤五：建立旋转角度和相对外参的转换关系；

步骤六：基于相对外参的目标测距及坐标重建。

2.根据权利要求1所述双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于所述步骤一具体过程如下：

对左、右摄像机分别进行标定，得到左摄像机主点坐标为(u_l, v_l)，右摄像机主点坐标为(u_r, v_r)、左焦距长度f_v或f_u。

3.根据权利要求1所述双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于所述步骤二具体过程如下：调整双目摄像机的基线长度、左右摄像机旋转角度及光轴面俯仰角度，使待测目标点在左右摄像机主点坐标处成像。

4.根据权利要求1所述双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于所述步骤三具体过程如下：建立基于双目摄像机旋转角度的目标测距模型，该模型中左右摄像机的光轴已会聚到目标点P，世界坐标系原点与左摄像机坐标原点重合，其X轴方向与双目摄像机基线重合，其Y轴方向为重力方向，双目摄像机基线的空间位置固定且基线长度B可调，左右摄像机坐标系在光轴面上的旋转角度分别定义为α、β，值域为(-π/2, π/2)，目标点P到摄像机基线的距离L为：

                  (1)

目标点P的世界坐标为：

         (2)。

5.根据权利要求1所述双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于所述步骤四具体过程如下：立体标定得到左右摄像机的相对外参为：平移向量T=(l, m, n)^T、旋转向量V=(a, b, c)^T和轴向角δ,ε,η，通过对左、右摄像机的标定可得到左、右摄像机坐标系到世界坐标系的变换关系，得到左摄像机旋转矩阵R_l、平移向量T_l，右摄像机旋转矩阵R_r、平移向量T_r，则

                 (3)

其中x_w、x_l、x_r为空间中一给定点在世界坐标系、左摄像机坐标系和右摄像机坐标系下的坐标；

公式(3)消去x_w，得到：

             (4)

由公式(4)得左右摄像机相对外参为:

                   (5)

通过Rodrigues旋转公式将旋转矩阵R变换为旋转向量V：

        (6)

旋转向量 V 的轴向角θ为:

                    (7)。

6.根据权利要求5所述双目立体凝视监控系统的测距方法，其特征在于所述的立体标定具体包括： 

对于建立空间任意两个坐标系之间的变换关系，用平移变换、旋转变换和尺度变换来表示；

对于双目摄像机的立体标定领域，其主要包括左摄像机坐标系、右摄像机坐标系和世界坐标系，通过标定平移变换和旋转变换可建立三坐标系之间位置关系。