[发明专利]一种远心移轴相机标定方法和系统

说明书

本发明公开了一种远心移轴相机标定方法，包括：根据远心移轴相机采集的图像建立标定模型，标定模型的内参包括远心移轴相机的倾斜角度、旋转角度和镜头放大倍率；根据远心移轴相机的技术参数获取标定模型的内参；根据标定模型的内参计算得到标定模型的外参；建立远心移轴相机的镜头畸变模型，并计算得到镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和外参。此外，还公开了一种远心移轴相机标定系统。上述远心移轴相机标定方法和系统对现有的远心移轴相机的标定具有普适性和高精度性。

技术领域

本发明涉及相机标定领域，尤其涉及一种远心移轴相机标定方法和系统。

背景技术

远心镜头具有大景深、低畸变等显著优点，且在一定的物距范围内物像倍率恒定不变，消除了普通成像镜头的视差问题，因而，非常适合用于复杂微小结构的精确成像。但由于只有平行于光轴的光线才能进入远心镜头成像，使得视场受限于远心镜头的孔径大小，约为几十个mm，导致远心镜头无法适用于大视场、大景深的三维成像。

根据Scheimpflug原理，远心镜头与成像面倾斜的话可以增加成像的景深。因而，为了增加成像景深，可在远心镜头与相机之间加入Scheimpflug调整器，构成远心移轴相机。这样，对基于Scheimpflug原理的三维成像系统研究的关键是针对对应的远心移轴相机进行标定。

文献《An accurate calibration method for a camera with telecentriclenses,Optics and Lasers in Engineering 51(5),538-541(2013).》中提出了一种远心移轴相机标定方法，但在该标定方法的标定模型中没有考虑远心移轴相机的倾斜角度和旋转角度，因而，该标定模型并不能真实、完全地反映远心移轴相机的特性，由此计算得到的标定结果精度较低，利用该标定结果对原始图像进行矫正后的矫正质量也较低。另外，文献《Distortion correction for microscopic fringe projection system withScheimpflug telecentric lens,Appl.Opt.54,10055-10062,2015.》提出的一种远心移轴标定方法中，考虑了远心移轴相机倾斜角度的影响，但对倾斜角度的计算利用的是物方远心移轴相机放大倍数与像距之间的关系。而对于双远心移轴相机来说，其放大倍数与像距之间没有直接关系，因而，该标定方法并不适用于双远心移轴相机标定。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种远心移轴相机标定方法和系统。

本发明所采用的技术方案是：

一种远心移轴相机标定方法，包括：

根据远心移轴相机采集的图像建立标定模型，标定模型的内参包括远心移轴相机的倾斜角度、旋转角度和镜头放大倍率；

根据远心移轴相机的技术参数获取标定模型的内参；

根据标定模型的内参计算得到标定模型的外参；

建立远心移轴相机的镜头畸变模型，并计算得到镜头畸变模型的参数以及优化后的内参和外参。

进一步地，标定模型如下：