技術(shù)特征：

1.一種遠(yuǎn)心立體視覺測量裝置，包括遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B和數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，其特征在于，

所述遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B固聯(lián)安裝，具有公共視場，即遠(yuǎn)心相機(jī)A的視角與遠(yuǎn)心相機(jī)B的視角有夾角，夾角范圍0°～90°；

所述數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B聯(lián)通，實(shí)時同步采集兩臺遠(yuǎn)心相機(jī)的圖像數(shù)據(jù)，并解算待測物體三維形貌數(shù)據(jù)；

固聯(lián)安裝是指遠(yuǎn)心相機(jī)A與遠(yuǎn)心相機(jī)B的相對位置固定。

2.一種遠(yuǎn)心立體視覺測量裝置應(yīng)用于物體三維形貌微米級精度測量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步,系統(tǒng)標(biāo)定

1.1將遠(yuǎn)心相機(jī)A、B用底座固定,連接數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī),放置待測物體；

1.2建立相機(jī)坐標(biāo)系O_A-X_AY_AZ_A、O_B-X_BY_BZ_B；

遠(yuǎn)心相機(jī)A坐標(biāo)系O_A-X_AY_AZ_A，以遠(yuǎn)心相機(jī)A光心為原點(diǎn)O_A,Z_A軸與相機(jī)光軸重合，取拍攝方向?yàn)檎较颍籝_A軸與Z_A軸正交，沿遠(yuǎn)心相機(jī)A成像傳感器列方向；X_A軸與Y_AZ_A平面垂直，沿遠(yuǎn)心相機(jī)A成像傳感器行方向；

遠(yuǎn)心相機(jī)B坐標(biāo)系O_B-X_BY_BZ_B，以遠(yuǎn)心相機(jī)B光心為原點(diǎn)O_B,Z_B軸與相機(jī)光軸重合，取拍攝方向?yàn)檎较?；Y_B軸與Z_B軸正交，沿遠(yuǎn)心相機(jī)B成像傳感器列方向；X_B軸與Y_BZ_B平面垂直，沿遠(yuǎn)心相機(jī)B成像傳感器行方向；

1.3計(jì)算遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B的極線校正內(nèi)參矩陣K′_L和K′_R；

計(jì)算獲得遠(yuǎn)心相機(jī)A、B的極線校正內(nèi)參矩陣K′_A和K′_B，計(jì)算公式如下所示

$K_A^{\′}=K_B^{\′}=\frac{K_A+K_B}{2}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{K}^{\′}=\left[\begin{array}{ccc}M& 0& {u^{\′}}_0\\ 0& M& {v^{\′}}_0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中，是極線校正后遠(yuǎn)心相機(jī)的放大倍數(shù)，(u'₀,v'₀)是極線校正后的像面中心坐標(biāo)；M_A和M_B分別是遠(yuǎn)心相機(jī)A、B的放大倍數(shù)；(u_A0,v_A0)和(u_B0,v_B0)分別是遠(yuǎn)心相機(jī)A、B的成像面中心的坐標(biāo)；

1.4建立遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B的極線校正坐標(biāo)系

遠(yuǎn)心相機(jī)A的極線校正坐標(biāo)系以遠(yuǎn)心相機(jī)A光心為原點(diǎn)O_A,軸與Z_A軸平行同向；軸垂直于軸和軸；軸與平面垂直；

遠(yuǎn)心相機(jī)B的極線校正坐標(biāo)系以遠(yuǎn)心相機(jī)B光心為原點(diǎn)O_B,軸與Z_B軸平行同向；軸與軸平行同向；軸與平面垂直；

1.5計(jì)算遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B極線校正后新的投影矩陣和

計(jì)算獲得極線校正后遠(yuǎn)心相機(jī)A、B新的投影矩陣和計(jì)算公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\tilde{P}}_A^{\′}=K^{\′}\left[\begin{array}{cc}{P}_{A2\×3}^{\′}& {t^{\′}}_{As}\\ 0_{1\×3}& 1\end{array}\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[\begin{array}{cc}{Q^{\′}}_A& {{\tilde{q}}^{\′}}_A\end{array}\right]\\ {\tilde{P}}_B^{\′}=K^{\′}\left[\begin{array}{cc}{P}_{B2\×3}^{\′}& {t^{\′}}_{Bs}\\ 0_{1\×3}& 1\end{array}\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[\begin{array}{cc}{Q^{\′}}_B& {{\tilde{q}}^{\′}}_B\end{array}\right]\end{array}\right.---\left(9\right)$

其中，R'_A2×3和R'_B2×3分別表示極線校正后遠(yuǎn)心相機(jī)A、B各自旋轉(zhuǎn)矩陣R'_A、R'_B的前兩行，t'_As＝[t'_Ax t'_Ay]^T是極線校正后遠(yuǎn)心相機(jī)A的平移向量t'_A的前兩個分量；t'_Bs＝[t'_Bx t'_By]^T是極線校正后遠(yuǎn)心相機(jī)B的平移向量t'_B的前兩個分量；Q'_A表示遠(yuǎn)心相機(jī)A的投影矩陣的前3列，表示遠(yuǎn)心相機(jī)A的投影矩陣的第4列；Q'_B表示遠(yuǎn)心相機(jī)B的投影矩陣的前3列，表示遠(yuǎn)心相機(jī)B的投影矩陣的第4列；

第二步,待測物體的三維形貌重建

2.1放置待測物體

將待測物體放置于兩臺遠(yuǎn)心相機(jī)公共視場區(qū)域位置；并確保兩臺相機(jī)的視場覆蓋整個待測物體，且清晰成像；

2.2數(shù)據(jù)圖像的采集

選取合理的拍攝位置和角度，利用測量相機(jī)拍攝一張待測物體的圖像，并保證所拍攝的圖像包含整個待測物體；

2.3圖像的極線校正

利用雙線性插值重采樣將遠(yuǎn)心相機(jī)A、遠(yuǎn)心相機(jī)B極線校正前的原始圖像轉(zhuǎn)化為極線校正圖像；

對于遠(yuǎn)心相機(jī)A，極線校正后的圖像的像點(diǎn)坐標(biāo)m'_A＝[u'_A v'_A]^T可由以下公式計(jì)算得到：

$\left[\begin{array}{c}{m^{\′}}_A\\ 1\end{array}\right]=Q_A^{\′}{Q}_A^{-1}\left[\begin{array}{c}{m}_A\\ 1\end{array}\right]-Q_A^{\′}{Q}_A^{-1}{\tilde{q}}_A+{\tilde{q}}_A^{\′}---\left(10\right)$

其中，m_A＝[u_A v_A]^T是空間點(diǎn)[x_w y_w z_w]^T在遠(yuǎn)心相機(jī)A的極線校正前原始圖像上的像點(diǎn)坐標(biāo)；

對于遠(yuǎn)心相機(jī)B，極線校正后的圖像上的像點(diǎn)坐標(biāo)m'_B＝[u'_B v'_B]^T可由以下公式計(jì)算可得：

$\left[\begin{array}{c}{m^{\′}}_B\\ 1\end{array}\right]=Q_B^{\′}{Q}_B^{-1}\left[\begin{array}{c}{m}_B\\ 1\end{array}\right]-Q_B^{\′}{Q}_B^{-1}{\tilde{q}}_B+{\tilde{q}}_B^{\′}---\left(11\right)$

其中，m_B＝[u_B v_B]^T是空間點(diǎn)[x_w y_w z_w]^T在遠(yuǎn)心相機(jī)B極線校正前原始圖像上的像點(diǎn)坐標(biāo)；

2.4圖像的密集匹配

對極線校正后的圖像對沿水平線方向進(jìn)行密集匹配，得到同名像點(diǎn)坐標(biāo)對m'_A＝[u'_Av'_A]^T和m'_B＝[u'_B v'_B]^T；

其中，m'_A＝[u'_A v'_A]^T是遠(yuǎn)心相機(jī)A極線校正后的圖像的像點(diǎn)坐標(biāo)；

m'_B＝[u'_B v'_B]^T是遠(yuǎn)心相機(jī)B極線校正后的圖像的像點(diǎn)坐標(biāo)；

2.5三維形貌數(shù)據(jù)計(jì)算

采用線性最小二乘法獲得待測物體表面的世界點(diǎn)坐標(biāo)[x_w y_w z_w]^T。