【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及视觉测量，尤其涉及一种大视场的视觉测量方法及大视场的视觉测量系统。
技术介绍
1、视觉检测就是用机器代替人眼来做测量和判断。视觉检测是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分cmos和ccd两种)将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。是用于生产、装配或包装的有价值的机制。它在检测缺陷和防止缺陷产品被配送到消费者的功能方面具有不可估量的价值。
2、视觉检测需要采用视觉相机对待测目标进行拍摄，需要在拍摄之前在待测目标附近布设标定点，根据标定点对视觉相机的内参和外参进行标定，才能够获取精确的测量数据。但是随着视场的增大，视觉相机距离待测目标很远，超过100米，标定点在空中的布置就显得尤为困难，在高度层面上若想布置超过5米以上的点则需要借助周围其他建筑物，对环境条件的要求更为苛刻；当视场大于1公里时，每增加一个点位，则需要耗费更多的人力物力，架设难度也急剧上升。因此，在百米级甚至公里级别的大视场下，如何尽可能减少布点数量、降低布点难度、降低布点高度、保证视场内的测量精度，是急需解决的技术问题。
3、因此，需要提供一种大视场的视觉测量方法及大视场的视觉测量系统，能够在测量之前进行简单且高精度标定，降低布点难度，保证视场内的测量精度。
4、在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员
技术实现思路
1、本专利技术主要目的是克服大视场光学测量中标定点布设难度大、测量不精确的问题，提供一种大视场的视觉测量方法及大视场的视觉测量系统，能够在测量之前进行简单且高精度标定，降低布点难度，保证视场内的测量精度。
2、为实现上述的目的，本专利技术第一方面提供了一种大视场的视觉测量方法，采用至少两台视觉相机，视觉相机与待测目标的距离大于100米，包括以下步骤：
3、s1：采用应用于大视场光学测量的视觉相机的标定方法标定每台视觉相机，得到每台视觉相机的内参和外参；
4、s2：视觉相机同时拍摄待测目标，获取拍摄的图像；
5、s3：从拍摄的图像中获得待测目标的像点；
6、s4：联立共线方程；
7、s5：根据视觉相机的内参和外参、像点，采用最小二乘法对共线方程求解，得到待测目标的位置信息。
8、根据本专利技术一示例实施方式，步骤s1中，所述应用于大视场光学测量的视觉相机的标定方法包括：
9、s11：在视觉相机的视场范围内设置两个标定点，两个标定点与视觉相机的距离大于100米；两个标定点分别为第一标定点和第二标定点，第一标定点靠近视觉相机的视场范围中心，第二标定点靠近视觉相机的视场范围的边缘；
10、s12：将视觉相机的横滚方向调平；
11、s13：视觉相机拍摄图像，同时获取视觉相机的两个标定点的位置信息；
12、s14：根据第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息求得视觉相机外参初值；
13、s15：根据视觉相机和两个标定点的位置信息、视觉相机外参初值通过两点标定的方法求得视觉相机外参以及相机的焦距。
14、根据本专利技术一示例实施方式，步骤s14中，所述根据第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息求得视觉相机外参初值包括：
15、计算光心到像点连线与光轴的夹角；
16、根据光心到像点连线与光轴的夹角、第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息得到光心到第一标定点的垂直距离；
17、根据光心到第一标定点的垂直距离、光心到像点连线与光轴的夹角和第一标定点的位置信息得到旋转矩阵；
18、根据旋转矩阵得到平移向量。
19、根据本专利技术一示例实施方式，步骤s15中，所述根据视觉相机和两个标定点的位置信息、视觉相机外参初值通过两点标定的方法求得视觉相机外参以及相机的焦距包括：
20、根据理想内参和视觉相机外参初值通过反投影求得投影后的两个标定点的像点坐标；
21、分别迭代循环视觉相机的等效焦距和像点坐标关系式、绕z轴旋转的角度和像点坐标关系式多次，求得视觉相机的等效焦距和绕z轴旋转的角度；世界坐标系包括z轴；
22、根据绕z轴旋转的角度得到视觉相机的外参，即最终的旋转矩阵和最终的平移向量。
23、根据本专利技术一示例实施方式，步骤s4中，所述联立共线方程如下：
24、[(ui-cx)r6-fxr0]x+[(ui-cx)r7-fxr1]y+[(ui-cx)r8-fxr2]z
25、+[(ui-cx)tz-fxtx]＝0
26、[(vi-cy)r6-fyr3]x+[(vi-cy)r7-fyr4]y+[(vi-cy)r8-fyr5]z
27、+[(vi-cy)tz-fyty]＝0；
28、其中，(ui，vi)表示第i个视觉相机的像点的位置；
29、视觉相机的外参包括旋转矩阵和平移向量，内参包括等效焦距和主点参数；
30、fx、fy为视觉相机的等效焦距，cx、cy为视觉相机的主点参数，其中r为旋转矩阵，t为平移向量；
31、
32、t＝[tx ty tz]t。
33、根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供一种大视场的视觉测量系统，包括：
34、至少两台视觉相机，用于拍摄待测目标，与待测目标的距离大于100米；
35、标定模块，与视觉相机连接，用于采用应用于大视场光学测量的视觉相机的标定方法标定每台视觉相机，得到每台视觉相机的内参和外参；和
36、待测目标位置解算模块，与视觉相机和标定模块连接，用于获取拍摄的图像和每台视觉相机的内参和外参；从拍摄的图像中获得待测目标的像点；联立共线方程；根据视觉相机的内参和外参、像点，采用最小二乘法对共线方程求解，得到待测目标的位置信息。
37、根据本专利技术一示例实施方式，所述大视场的视觉测量系统还包括两个标定点和位置信息获取模块；
38、两个标定点设置在视觉相机的视场范围内，两个标定点与视觉相机的距离大于100米；两个标定点分别为第一标定点和第二标定点，第一标定点靠近视觉相机的视场范围的中心，第二标定点靠近视觉相机的视场范围的边缘；
39、位置信息获取模块用于获取视觉相机和两个标定点的位置信息；
40、标定模块用于根据第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息求得视觉相机外参初值；根据视觉相机和两个标定点的位置信息、视觉相机外参初值通过两点标定的方法求得视觉相机外参以及相机的焦距。
41、本专利技术的优势效果是：
42、本专利技术解决在大视场光学测量的情况下，相机标定难度较大的问题，在大于100m的被测距离和大本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大视场的视觉测量方法，采用至少两台视觉相机，视觉相机与待测目标的距离大于100米，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤S1中，所述应用于大视场光学测量的视觉相机的标定方法包括：
3.根据权利要求2所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤S14中，所述根据第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息求得视觉相机外参初值包括：
4.根据权利要求2所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤S15中，所述根据视觉相机和两个标定点的位置信息、视觉相机外参初值通过两点标定的方法求得视觉相机外参以及相机的焦距包括：
5.根据权利要求1所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤S4中，所述联立共线方程如下：
6.一种大视场的视觉测量系统，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的大视场的视觉测量系统，其特征在于，还包括两个标定点和位置信息获取模块；
【技术特征摘要】
1.一种大视场的视觉测量方法，采用至少两台视觉相机，视觉相机与待测目标的距离大于100米，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤s1中，所述应用于大视场光学测量的视觉相机的标定方法包括：
3.根据权利要求2所述的大视场的视觉测量方法，其特征在于，步骤s14中，所述根据第一标定点的位置信息和视觉相机的位置信息求得视觉相机外参初值包括：
4.根据权利要求2...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹源源，向绍华，杨罡，刘坤杰，曹动，
申请(专利权)人：湖南科天健光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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