【技术实现步骤摘要】
一种双目视觉下的转轴标定方法
本专利技术属于计算机视觉
,涉及一种双目视觉下的转轴标定方法。
技术介绍
双目视觉,是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维几何信息的方法。基于双目视觉的双目测量技术是机器视觉的一种重要形式,是利用两个摄像机模拟人眼的结构对空间特征点进行测量,它是融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别,可以获得明显的深度感,建立特征间的对应关系,把空间中一点在不同图像中的映像点对应起来。在双目测量技术中,通常人们会将被测物体置于旋转台上,使被测物体在旋转台的旋转下随之旋转,从而实现被测物体360度的测量,而为了保证被测物体随旋转台旋转之后测量的准确性,就需要对旋转台标定,找出旋转台旋转轴线的中心位置以及方向。目前,旋转轴标定一般有两种方法:一种方法是针对计算机视觉测量中旋转轴标定的方法,其主要由标准平面或高精度且半径已知的标准球来实现,被标定的视觉测量设备首先从多个旋转位置获取标准平面或标准球的表面三维数据,然后根据三维点数据拟合出平面或球的表面方程,最后根据平面或标准球的几何特征求取出旋转台的旋转轴线的位置;但是这种方法需要标准平面或高精度半径已知的标准球来作为标定板,并且需要在多个位置获取平面或标准球的表面三维数据,使得对于标定板的要求就比较高,且会造成标定成本比较高,标定效率比较低。另外一种方法是利用球形标靶,旋转若干个位置后再通过灰度值跳变像素的寻找粗略寻出标靶的边缘,然后根据标靶边缘上相邻像素点之间的曲率变化对边缘进行筛选,得到准确的球形标靶边缘点,进而 ...
【技术保护点】
一种双目视觉下的转轴标定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,将旋转台置于两个摄像机的视场内,并将标定板摆放于旋转台上,使得旋转台在旋转前后标定板整体都处于两个摄像机的共同视场范围内;两个摄像机分别记为左摄像机和右摄像机;步骤2,利用左摄像机和右摄像机同时对标定板的角点进行检测,选取距离旋转台中心最远的一个角点记为标记点Q1(x1,y1,z1);将旋转台依次至少旋转两个角度,选取距离旋转台中心最远的两个角点并分别记为标记点Q2(x2,y2,z2)和标记点Q3(x3,y3,z3),上述3个标记点均位于同一水平面上;其中标记点Q1在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql1(u1,v1)和Qr1(u2,v2),标记点Q2在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql2(u1',v1')和Qr2(u2',v2'),标记点Q3在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql3(u1″,v1″)和Qr3(u2″,v2″);步骤3,分别求取3个标记点在世界坐标系下的三维坐标;步骤4,根据步骤3中得到的三个标记点的三维坐标,求取旋转轴的方向以及旋转台的圆心坐标,从而完成对转轴的标定。
【技术特征摘要】
1.一种双目视觉下的转轴标定方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,将旋转台置于两个摄像机的视场内,并将标定板摆放于旋转台上,使得旋转台在旋转前后标定板整体都处于两个摄像机的共同视场范围内;两个摄像机分别记为左摄像机和右摄像机;步骤2,利用左摄像机和右摄像机同时对标定板的角点进行检测,选取距离旋转台中心最远的一个角点记为标记点Q1(x1,y1,z1);将旋转台依次至少旋转两个角度,选取距离旋转台中心最远的两个角点并分别记为标记点Q2(x2,y2,z2)和标记点Q3(x3,y3,z3),上述3个标记点均位于同一水平面上;其中标记点Q1在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql1(u1,v1)和Qr1(u2,v2),标记点Q2在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql2(u1',v1')和Qr2(u2',v2'),标记点Q3在左摄像机和右摄像机中的坐标分别记为Ql3(u1”,v1”)和Qr3(u2”,v2”);步骤3,分别求取3个标记点在世界坐标系下的三维坐标;步骤4,根据步骤3中得到的三个标记点的三维坐标,求取旋转轴的方向以及旋转台的圆心坐标,从而完成对转轴的标定。2.根据权利要求1所述的一种双目视觉下的转轴标定方法,其特征在于,所述步骤1中标定板为棋盘格。3.根据权利要求1所述的一种双目视觉下的转轴标定方法,其特征在于,所述步骤3具体为:步骤3.1,分别对左摄像机和右摄像机进行标定,得到左摄像机的参数矩阵和右摄像机的参数矩阵;步骤3.2,分别根据左摄像机和右摄像机的参数矩阵得到左摄像机的投影矩阵M1、右摄像机的投影矩阵M2;其中,左摄像机的投影矩阵M1记为:式中,分别为左摄像机投影矩阵M1的第i行和第j列元素;右摄像机的投影矩阵M2记为:式中,分别为右摄像机投影矩阵M2的第i行和第j列元素;步骤3.3,分别根据左摄像机投影矩阵M1和右摄像机的投影矩阵M2求取标记点Q1、Q2、Q3在世界坐标系下的三维坐标;所述求取标记点Q1在世界坐标系下的三维坐标的具体方法如下:式中,(u1,v1,1)和(u2,v2,1)分别为Ql1与Qr1的齐次坐标;(x1,y1,z1,1)是标记点Q1的齐次坐标,Zc1和Zc2分别是比例系数;所述求取标记点Q2在世界坐标系下的三维坐标的具体方法如下:所述求取标记点Q3在世界坐标系下的三维坐标的具体方法如下:步骤3.4,通过对步骤3.3中得到的表达式求解,得到3个标记点的表达式,具体为:通过对公式12和公式13联立求解,得到标记点Q1的表达式为:
【专利技术属性】
技术研发人员:隋连升,张毅坤,支煜,王凯,张苓苓,王娜,
申请(专利权)人:西安理工大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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