立体视觉系统具有非接触、自动化等特点,广泛应用于工业检测、国防等领域,立体视觉标定是其关键技术,标定精度直接影响系统的测量精度,因此,研究大视场环境下的高精度立体视觉标定方法,对提高测量精度具有重要的实际意义。针对传统大视场立体视觉标定方法存在操作不便、精度不高和稳定性不好的问题,本文利用散焦图像开展了大视场立体视觉标定技术研究。主要工作内容和研究成果如下:(1)改进了课题组研发基于四目立体视觉的直升机桨叶运动参数测量系统,系统的硬件组成主要包括:四个高速工业相机、倍频同步器、计算机、远程控制计算机和八个摄影灯;软件组成包括:设备管理模块、图像采集模块、立体视觉标定模块、全局标定模块、标记点三维坐标计算模块和桨叶运动参数测量模块。本文主要针对原系统中的立体视觉标定模块进行界面优化和算法优化,将基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法嵌入系统。经过测试,优化后的系统能够满足桨叶运动参数测量需求,提高了标定过程的可操作性和稳定性。(2)提出了基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法。首先,在散焦位置,利用单个小尺寸二维靶标采集散焦图像,完成了单目摄像机标定;其次,在测量位置,通过对视场区域的划分,利用单个小尺寸二维靶标采集标定图像,完成了立体视觉外参数标定;最后,通过模拟实验和真实实验对本文方法进行验证,在5.1m的测量距离,4.8m?2.4m的视场范围内,归一化重投影误差和反投影误差均小于0.23mm,测量结果的均方根误差为0.858mm、相对误差小于0.3%,结果表明,本文方法标定精度高、操作方便和稳定性好,能够满足桨叶运动参数测量的现场标定以及测量精度要求。(3)分析了影响大视场摄像机标定精度的因素。首先,从理论上分别分析了散焦位置、靶标材质、靶标中标记点大小、靶标中标记点间距、散焦图像数量、噪声水平6个影响因素对标定精度的影响机理;然后,在5m的测量距离,4.6m?2.3m的视场范围下,开展了影响标定精度的因素验证实验,得出:1)散焦位置在1~2.2m的范围内,标定精度较高,散焦位置为1.4m时,标定精度和可操作性较好;2)选择碳纤维材质、标记点半径为18mm、标记点间距为48mm和标记点个数为9*10的靶标,可以获得较高的标定精度;3)本文方法抗噪性能较好:4)选用27张图像就能取得较高的标定精度,但是稳定性不好;选用40张图像,标定结果的精度和稳定性最符合要求。