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基于二维标定模板的双目摄像机标定以及摄像机参数标定

焊接机器人基于二维标定模板的双目摄像机标定

由于空间物体表面某点的三维坐标与其在像素坐标系下的对应点存在着一科特定的线性关系即:[物]=A[R T][像],因此可以用摄像机拍摄的像素图像来恢复空间物体的三维信息,这里的从A[R T]是线性摄像机的成像模型,需要通过实验的方式计算从A[R T]的值,也就是对摄像机进行标定。

摄像机参数标定

在摄像机的视觉范围内,先后将二维标定模板放在空间中不同的地方,可以求得这N个标定模板平面πj(j=1,2...N)双目摄像机Ci(i=1,2)成像平面的转换矩阵:

其中:Ai为摄像机的内部参数,为二维标定模板平面πj到摄像机Ci坐标系的关系矩阵,而为非零常数。由式(3-7)可得:

为相互正交的单位向量,可得:

联立式(3-8), ( 3-9)得:

同时将代入B中得到:

可以看出矩阵B是一个以对角线为对称轴的对称矩阵,因此可以将B表示成以下形式:

由于每一个标定模板对应唯一的转换矩阵,而根据每一个转换矩阵都可以得到(3-15)的方程,联立这些所有的方程,得到:

其中,V为2Nx6的矩阵,当且仅当N≥3时,可以由式(3-17)解出唯一解b,然后根据式(3-10 ),( 3-11)计算出需要标定的摄像机各内部参数。

即摄像机内部参数矩阵Ai各元素都已求出,根据式(3-8)可以求二维标定模板πi与摄像机坐标系Ci相对位置:

则二维标定模板πj与摄像机Ci坐标系的欧式变换关系为:

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