基于里程计法的双目云高系统外参标定研究

张友军，张持健，谢婉怡，刘 勇，夏营威，王依人

（1.安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241002；2.中国科学院 合肥物质科学研究院，安徽 合肥 230031）

引言

云是大气层中的水滴和冰晶[1]，在降雨、气候变化等物理过程中充当着重要的角色[2]。云底高度[3-4]作为云参数的一种在航空安全、气候研究等许多邻域有着重要的作用。

云底高测量方法主要有人工目测、探空、雷达探测、双目成像技术[5]。人工目测和探空观察时间长、效率低；雷达只能单点测量且成本高。随着视觉传感器的发展，双目成像技术被应用于地基云底高观测。Mark等人[6]利用双目鱼眼相机拍摄云体，采用光流法匹配云图同名点，计算云底高度。光流法受到光照、相机曝光值的影响会产生一定的误差。陶法等人[7]采用基线60 m的一对摄像机，搭建双目云高系统，采用归一化互相关方法寻找同名点，然后匹配特征点得到相对视差计算云底高度，选择星星作为标定物易受天气环境影响。

采用双目成像技术测量云底高度时，针对无法准确获取同名点对以及外参标定不准确问题，本研究将视觉里程计[8]法运用到相机的外参标定上，采用特征点提取与匹配获取同名点，根据对极约束[9]求出外参。

1 双目云高系统

1.1 系统结构

本文搭建的双目云高系统由2台自主研发的ASC100成像仪[10]组成，外形结构如图1所示。该设备可通过网络对时，同一时刻采集左右2张天空图像，为云高数据反演提供原始数据。

图1 全天空云图仪机械外形图Fig.1 Mechanical outline diagram of all-sky nephogram instrument