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摘要：本发明提供一种双目视觉系统误差建模方法，属于计算机视觉领域。首先，建立双目视觉系统误差分析模型。其次，解算相关关系，求解相关系数。最后，带入模型计算相机误差。本发明提出的模型引入协方差来描述双目视觉系统中不同系统参数之间，特别是相机角度、相机焦距、基线对相机对应点检测失真误差的相互关系。能够充分考虑到系统参数之间的相互作用影响后，建立误差分析新模型，能够得到更加准确的相机误差估计，有效解决传统误差模型求得最佳相机参数与实际不符的问题。

主权项：1.一种双目视觉系统误差建模方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：建立双目视觉系统误差分析模型：S1.1：传统相机误差模型对于一个双目视觉系统，定义Pwxw，yw，zw为空间中一点，PLxL，yL、PRxR，yR分别表示Pw在左右图像平面上的对应点，分别为左右相机与基线B之间夹角，OL、OR分别表示左右相机投影中心，fL、fR分别为左右两相机焦距，点P′wxw，0，zw是空间点Pw在水平面上的投影点；OLPw、ORPw与OLP′w、ORP′w的夹角分别记为αL、αR，OLP′w、ORP′w与两个相机光轴的夹角分别记为βL、βR；其中，下标“L”表示左，下标“R”表示右；可以利用系统参数完成空间点坐标的计算，系统参数之间并非彼此独立，存在一定相关性；系统参数δ表示为： 空间点Pw的坐标可以表示为系统参数δ的函数，即： 根据误差传播理论，空间点Pw计算的总误差εc可表示为三个坐标系方向上误差的叠加，传统误差计算公式为： 其中，分别表示xw、yw、zw各自的误差分量，他们的计算公式如下： 其中，表示空间点坐标的三个误差分量；表示空间点三个坐标的函数；表示系统参数δ中的第i个参数；表示空间点坐标与系统参数δ中与第i个参数δi独立的偏导数；S1.2：改进的相机误差模型在改进的相机误差模型中，系统参数且系统参数之间并非完全彼此独立，而是存在一定的相互作用关系，因此在式6的基础上引入误差组合分量，得到： 其中，表示系统参数δ中的第i、j个参数；误差组合分量表示空间点坐标与系统参数δ中与第i、j个参数δi、δj相关的组合偏导数，其中协方差来表示之间的相关程度，计算公式为： 其中，表示系统参数δ中第i个参数δi的误差分量；表示系统参数δ中第j个参数δj的误差分量；是相关系数，它是两个变量之间相对相互依赖关系的度量；因此，对于系统参数中存在明显相互关系的系统参数对δi，δj，可以使用对应的关系数来表示所考虑到的相关性；此相关系数的大小只与相机本身有关，因此通过完成对双目视觉系统若干个相关系数的计算，可以利用公式78实现对给定相机参数的双目视觉系统的误差精确计算；步骤S2：求解步骤S1.2中的相关系数S2.1：选取系统参数求解相关系数，首先需要选取出存在相互关系的系统参数对δi，δj；系统参数中前四个参数，即对应点坐标像素位置的检测精度会受到系统参数中后五个参数的影响；对于单个相机而言，相机角度以及相机焦距的变化会使得相机对应点坐标检测在水平方向与竖直方向上出现不同程度的误差；对于双目视觉系统而言，基线的选择也会对左右相机各自的对应点坐标检测误差产生影响；针对上述单个相机、双目视觉系统的两种情况，组合后可选取出12组存在相互关系的系统参数对δi，δj，进一步的，每个系统参数对都包含一个对应点坐标检测参数以及一个对该坐标像素检测会产生误差影响的系统参数；S2.2：确定相关关系如步骤S2.1所述12组系统参数对，需要求解12个相关系数因此需要寻找每组系统参数对中两个参数之间的影响关系，即寻找相机角度、相机焦距、基线对对应点坐标检测的误差影响，具体方法如下：对于组成双目视觉系统的相机：首先，取其实际相机参数，使用计算机生成对应的虚拟相机，在计算机中生成一个标定板的虚拟网格模型，采用虚拟相机对虚拟标定板进行模拟拍摄，生成一张标定板的模拟拍摄图像；然后，采用标准的中心检测算法来提取标定板模型上圆点中心的计算位置；通过将虚拟网格模型中已知的三维中心投影到二维图像平面上，计算出标定板上圆点中心的真实位置；最后，将网格模型圆点中心的真实位置坐标减去检测算法提取到的中心位置坐标，即可得到检测对应点时出现的失真误差；对于某个系统参数对，改变其中的相机角度的大小，计算不同数值下对应点检测的失真误差，建立其变化导致其相应点检测时出现的失真变化模型；根据模型，可以画出该相机对应点检测失真误差与相机某系统参数数值的变化曲线，其中横坐标轴为相机角度，纵坐标为相机对应点的测量误差；所述的相机角度可以替换为相机焦距或基线；对于步骤S2.1所述的12组系统参数对δi，δj，都可以生成上述变化曲线；S2.3：求解相关系数根据步骤S2.2中得到的对应点检测失真误差-相机参数变化曲线，可求解出12组系统参数对各自对应的相关系数求解公式如下： 式中，表示系统参数δ中第i个参数δi的误差分量；表示系统参数δ中第j个参数δj的误差分量，它们可以直接计算得到；Δδi、Δδj分别表示系统参数中第i、j个参数δi、δj的变化值，即为步骤S2.2中对应点检测失真误差-相机参数变化曲线的斜率，由图像中得出并带入公式9，进而求出12组系统参数对各自对应的相关系数步骤S3：计算相机误差公式7给出的新的系统误差模型可以进一步改写为： 其中，为输入的雅各比矩阵，即偏导数协方差矩阵Λ可以写为： 其中，对角线上参数是9个系统参数各自独立计算得到，其余相关协方差可以利用步骤S2.2求出的不同相机参数相互作用变化曲线，经公式89可以求解出；如公式11所示，S2.1中12组相机系统参数对δi，δj共有12个不同的相关协方差并且有： 得到每一组相机系统参数对δi，δj相关协方差后，可以通过公式101112求出给定相机系统参数条件下的双目视觉系统误差，不断改变相机系统参数的大小，计算对应的双目视觉系统误差，可以建立相机误差随相机参数变化而产生改变的模型，以达到更准确得计算双目视觉系统的精度计算，进而选择最佳相机参数。

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