标定板、标定板识别方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种标定板、标定板识别方法及装置，涉及相机标定的技术领域，该标定板为平面标定板；标定板上设置有n行m列的等间隔排布的特征圆点；特征圆点均设置在外框内部；标定板的中心区域设置有三个标记特征圆点；标记特征圆点的直径大于特征圆点的直径；三个标记特征圆点不共线，并且，其中任意两个标记特征圆点不相邻地设置在同一行且不相邻地设置在同一列；标定板的至少三个顶点处的特征圆点的圆心处设置有触碰圆点，触碰圆点的半径远小于特征圆点的半径。本发明专利技术能够优化标定精度。

Recognition Method and Device of Calibration Plate and Calibration Plate

【技术实现步骤摘要】
标定板、标定板识别方法及装置
本专利技术涉及相机标定
，尤其是涉及一种标定板、标定板识别方法及装置。
技术介绍
相机标定是视觉测量、三维重建等机器视觉应用的基础环节，标定结果的准确性和精度直接决定了视觉系统能否正常工作。相机标定是指用相机系统拍摄标定板的图像，利用标定板中已知特征点的三维坐标及图像上对应的图像坐标，解算相机参数的过程。相机标定包括相机标定数据采集和相机参数计算。相机标定数据采集中用到的标定板大多为棋盘格和圆阵列。其中，圆阵列标定板在使用过程中，对圆点的圆心的识别精度要求较高。目前，由于适用场景有限，现有标定板不能满足在多种条件下得到更好的标定板识别精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种标定板、标定板识别方法及装置，以提高标定板的适用范围，从而提高标定板的识别精度。本专利技术实施例提供了一种标定板，该标定板包括：所述标定板为平面标定板；所述标定板上设置有以矩阵形式等间隔排布的特征圆点；所述特征圆点均设置在外框内部；所述标定板的中心区域设置有三个标记特征圆点；所述标记特征圆点的直径大于所述特征圆点的直径；所述三个标记特征圆点中任意两个标记特征圆点不相邻地设置在同一行或者不相邻地设置在同一列；所述标定板的至少三个顶点处的所述特征圆点的圆心处设置有触碰圆点，所述触碰圆点的半径小于所述特征圆点的半径。进一步的，所述标定板中央的所述特征圆点的圆心处设置有触碰圆点。本专利技术实施例还提供了一种标定板识别方法，该方法包括：获取相机拍摄的包括上述标定板的目标图像；确定所述标定板在所述目标图像中的位置，并根据标记特征圆点确定所述标定板区域中各圆点的估计位置和世界坐标系位置；根据所述各圆点的估计位置、所述世界坐标系位置和预设标定算法生成相机内参值和相机外参值，并根据所述相机内参值和所述相机外参值对所述目标图像中的标定板进行射影变换，得到无畸变的标定板正视图；根据所述无畸变的标定板正视图得到各圆点的圆心位置，并对所述圆心位置进行射影逆变换，得到目标圆心点位置；若所述目标圆心点位置的变动值小于第一预设阈值或当所述相机内参值的变动值或所述相机外参值的变动值小于第二预设阈值，则将对应的所述目标圆心点位置作为标定板识别结果。进一步的，确定所述标定板在所述目标图像中的位置的步骤，包括：对所述目标图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行连通域分析，以得到所述标定板在所述目标图像中的估计位置；根据所述二值化图像和所述估计位置进行二次连通域分析，以确定所述标定板在所述目标图像中的位置。进一步的，根据标记特征圆点确定所述标定板区域中各圆点的估计位置和世界坐标系位置的步骤，包括：根据标记特征原点确定所述标定板的方向；根据所述标定板的方向确定各圆点的估计位置和世界坐标系位置。进一步的，根据所述各圆点的估计位置、所述世界坐标系位置和预设标定算法生成相机内参值和相机外参值的步骤，包括：根据所述各圆点的估计位置、所述世界坐标系位置和张正友标定算法生成相机内参值和相机外参值。进一步的，上述任一种标定板识别方法，还包括：获取机器人触碰所述触碰圆点时对应的位姿信息；获取相机对应的标定板识别结果；根据所述标定板识别结果和所述位姿信息确定所述机器人和所述相机之间的位姿关系。本专利技术实施例还提供了一种标定板识别装置，该装置包括：获取模块，用于获取相机拍摄的包括如权利要求1或2中所述的标定板的目标图像；估计模块，用于确定所述标定板在所述目标图像中的位置，并根据标记特征圆点确定所述标定板区域中各圆点的估计位置和世界坐标系位置；射影变换模块，用于根据所述各圆点的估计位置、所述世界坐标系位置和预设标定算法生成相机内参值和相机外参值，并根据所述相机内参值和所述相机外参值对所述目标图像中的标定板进行射影变换，得到无畸变的标定板正视图；射影逆变换模块，用于根据所述无畸变的标定板正视图得到各圆点的圆心位置，并对所述圆心位置进行射影逆变换，得到目标圆心点位置；结果模块，用于若所述目标圆心点位置的变动值小于第一预设阈值或当所述相机内参值的变动值或所述相机外参值的变动值小于第二预设阈值，则将对应的所述目标圆心点位置作为标定板识别结果。进一步的，估计模块，具体用于：对所述目标图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行连通域分析，以得到所述标定板在所述目标图像中的估计位置；根据所述二值化图像和所述估计位置进行二次连通域分析，以确定所述标定板在所述目标图像中的位置。进一步的，估计模块，具体用于：根据标记特征原点确定所述标定板的方向；根据所述标定板的方向确定各圆点的估计位置和世界坐标系位置。本专利技术提供的一种标定板、标定板识别方法及装置，通过在平面设置外框，可以在当视野中有多个标定板时把不同标定板分割开来，便于减少背景图案对识别的干扰，在标定板的中心区域设置三个标记特征圆点，且三个标记特征圆点中任意两个不相邻地设置在同一行或者不相邻地设置在同一列，可以通过三个标记特征圆点区分标定板的方向，从而实现对各特征圆点的识别，标记特征圆点的直径大于特征圆点的直径，可以保证在较远的距离或较低分辨率的情况下，能被优先检测到，将三个标记特征圆点设置在标定板的中心区域，可以实现在标定板边缘部分出视野的情况下，对标定板的识别，通过设置触碰圆点，可以便于机械臂的触碰，提高标定板在机器人视觉应用中的精度，通过改进标定板的适用性，从而得到更好的标定板识别精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的标定板结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的目标图像射影变换前标定板的示意图；图3为本专利技术实施例提供的目标图像射影变换后标定板的示意图；图4为本专利技术实施例提供的标定板识别方法示意图；图5为本专利技术实施例提供的标定板识别方法流程示意图；图6为本专利技术实施例提供的标定板识别装置结构示意框图；图7为本专利技术实施例提供的机器人触碰标定板的状态示意图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。计算机视觉系统通常由一个或多个相机、光源、处理器和视觉软件组成。目标物体通常被一个或多个相机拍照，得到的图像经由处理器里的视觉软件分析处理，得到结果并触发后续的动作。在一些应用里，视觉系统还需要与其他的运动装置(如机械臂)配合。在视觉系统应用中，通常需要对一个或多个相机进行标定，以及对视觉系统和运动装置进行标定。标定板可以用于视觉系统的标定。标定板是视觉系统的靶标，相机通过标定板可以标定自己的内参和外参，所有相机对真实物理空间的测量都要经过标定才能进行。一般标定板是有确定几何特征和精确尺寸的平面物体。标定板通常是表面有特殊图案的平面物体。标定板图案的形状和尺寸是精心设计的。以保证相机能清晰地看到图案，并且利于特定算法方便的提取图案特征。因为标定板是视本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种标定板，其特征在于，包括：所述标定板为平面标定板；所述标定板上设置有以矩阵形式等间隔排布的特征圆点；所述特征圆点均设置在外框内部；所述标定板的中心区域设置有三个标记特征圆点；所述标记特征圆点的直径大于所述特征圆点的直径；所述三个标记特征圆点不共线，并且，其中任意两个标记特征圆点不相邻地设置在同一行且不相邻地设置在同一列；所述标定板的至少三个顶点处的所述特征圆点的圆心处设置有触碰圆点，所述触碰圆点的半径小于所述特征圆点的半径。

【技术特征摘要】
1.一种标定板，其特征在于，包括：所述标定板为平面标定板；所述标定板上设置有以矩阵形式等间隔排布的特征圆点；所述特征圆点均设置在外框内部；所述标定板的中心区域设置有三个标记特征圆点；所述标记特征圆点的直径大于所述特征圆点的直径；所述三个标记特征圆点不共线，并且，其中任意两个标记特征圆点不相邻地设置在同一行且不相邻地设置在同一列；所述标定板的至少三个顶点处的所述特征圆点的圆心处设置有触碰圆点，所述触碰圆点的半径小于所述特征圆点的半径。2.根据权利要求1所述的标定板，其特征在于，所述标定板中央的所述特征圆点的圆心处设置有触碰圆点。3.一种标定板识别方法，其特征在于，包括：获取相机拍摄的包括如权利要求1或2中所述的标定板的目标图像；确定所述标定板在所述目标图像中的位置，并根据标记特征圆点确定所述标定板区域中各圆点的估计位置和世界坐标系位置；根据所述各圆点的估计位置、所述世界坐标系位置和预设标定算法生成相机内参值和相机外参值，并根据所述相机内参值和所述相机外参值对所述目标图像中的标定板进行射影变换，得到无畸变的标定板正视图；根据所述无畸变的标定板正视图得到各圆点的圆心位置，并对所述圆心位置进行射影逆变换，得到目标圆心点位置；若所述目标圆心点位置的变动值小于第一预设阈值或当所述相机内参值的变动值或所述相机外参值的变动值小于第二预设阈值，则将所述目标圆心点位置作为标定板识别结果。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述确定所述标定板在所述目标图像中的位置的步骤，包括：对所述目标图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行连通域分析，以得到所述标定板在所述目标图像中的估计位置；根据所述二值化图像和所述估计位置进行二次连通域分析，以确定所述标定板在所述目标图像中的位置。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据标记特征圆点确定所述标定板区域中各圆点的估计位置和世界坐标系位置的步骤，包括：根据标记特征原点确定所述标定板的方向；根据所述标定板...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔坤，黄耀，孙超，
申请(专利权)人：北京阿丘机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11