双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机系统，标定方法包括：将双目摄像机安装至设定位置；放置平面标定模板，平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；调整双目摄像机，使得双目摄像机采集的平面标定模板的标定线与基准标定线重合；在平面标定模板上布置多个立体标定块；基于平面标定模板选取多个第一标定点、和基于立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及根据第一标定点和第二标定点计算并存储双目摄像机的标定矩阵。标定过程中只需摆放一次立体标定板即可完成标定，操作简单，可去除多次操作带来的误差，普遍适用性高；且计算过程简单，对操作人员要求低，最终增加了视觉系统运行的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机系统
本专利技术涉及视觉领域，尤其涉及一种双目摄像机的标定方法、双目摄像机的标定装置及双目摄像机系统。
技术介绍
双目视觉系统利用两个摄像机从不同角度对运动的拍摄目标进行图像采集，并在三维空间中重建该拍摄目标的三维信息，以实现检测并跟踪运动目标。双目摄像机的标定是指获取双目摄像机的内部参数和两个摄像机之间的相对位置和姿态参数的过程，是双目视觉系统中最基本和最重要的组成部分之一。目前的双目视觉系统大多采用张正友标定法，其利用MATLAB工具箱标定，需要在感测区域内人为旋转标定板，选取处于不同空间平面的多张图像，例如三张以上，并多次用半自动方式提取标定板的棋盘格角点，再经过计算取得摄像机的内外参数矩阵和畸变系数。但是，采用该标定方法获取的双目摄像机的内外参数矩阵和畸变系数与人为摆放标定板的空间位置和选取的角点相关，不同工程实施人员标定出的参数精度不一，不利于设备安装标定的普遍适用性原则。另外，MATLAB工具箱操作繁琐，对施工人员专业性要求过高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有双目摄像机的标定操作复杂、普遍适用性低的缺陷，提供一种双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种双目摄像机的标定方法，包括：将双目摄像机安装至设定位置；放置平面标定模板，所述平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；调整所述双目摄像机，使得所述双目摄像机采集的所述平面标定模板的标定线与基准标定线重合；在所述平面标定模板上布置多个立体标定块；基于所述平面标定模板选取多个第一标定点、和基于所述立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵。根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定方法中，所述放置平面标定模板包括：所述双目摄像机的连接中心点到所述平面标定模板所在平面的垂直距离大于零；所述连接中心点在所述平面标定模板所在平面的投影与所述参考位置不重合。根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定方法中，所述双目摄像机的连接中心点到所述平面标定模板所在平面的垂直距离介于2.7米和3.3米之间；所述连接中心点在所述平面标定模板所在平面的投影与所述参考位置之间的直线距离介于50厘米到120厘米之间。根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定方法中，基于所述平面标定模板分别针对所述双目摄像机的左目摄像机和右目摄像机各选取2个第一标定点，基于所述立体标定块分别针对所述左目摄像机和所述右目摄像机各选取12个第二标定点。根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定方法中，所述根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵包括：基于所述第二标定点的三维坐标以及所述第二标定点对应的图像点坐标，采用线性算法获取透视变换矩阵中的各个元素，以获取所述标定矩阵。根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定方法中，所述方法还包括在所述根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵之后，放置所述拍摄目标于所述参考位置，检测所述双目摄像机是否能感测到所述拍摄目标，若能则输入并存储所述拍摄目标的信息模板。本专利技术还提供了一种双目摄像机的标定装置，包括平面标定模板、多个立体标定块、调整单元、提取单元、以及计算存储单元；其中，所述平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；所述多个立体标定块布置于所述平面标定模板之上；所述调整单元用于调整所述双目摄像机，使得所述双目摄像机采集的所述平面标定模板的标定线与基准标定线重合；所述提取单元用于基于所述平面标定模板选取多个第一标定点、和基于所述立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及所述计算存储单元用于根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵。在根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定装置中，所述多个立体标定块中的至少两个的高度不同。在根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定装置中，所述平面标定模板的表面包括间隔排布的多个黑色格子和多个白色格子；一个所述立体标定块位于一个所述黑色格子或一个所述白色格子之上。在根据本专利技术实施例所述的双目摄像机的标定装置中，所述标定装置还包括检测单元，用于检测所述双目摄像机是否能感测到放置于所述参考位置的所述拍摄目标。本专利技术又提供了一种双目摄像机系统，包括双目摄像机以及上述的任一所述的标定装置。实施本专利技术具有以下有益效果：标定过程中，多个已知空间几何信息的立体标定块与常规的平面标定模板相结合以获取标定信息，标定过程中只需摆放一次立体标定板即可完成标定，无需在不同空间平面采集多张图像，操作简单，还可去除多次操作带来的误差，普遍适用性高。另，基于采集的立体标定块的三维坐标信息可获得出标定矩阵，计算过程简单，对操作人员要求低，最终增加了视觉系统运行的鲁棒性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是依据本专利技术一实施例的双目摄像机的标定方法的流程图；图2是图1中的双目摄像机与平面标定模板配合安装的示意图；图3是图1中的平面标定模板的示意图；图4是图1中的平面标定模板与立体标定块配合布置的示意图；图5是依据本专利技术另一实施例的双目摄像机的标定方法的流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术提供了一种双目摄像机的标定方法，图1示出了依据本专利技术一实施例的标定方法的流程图，其包括步骤：S100、将双目摄像机安装至设定位置；S200、放置平面标定模板，平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；S300、调整双目摄像机，使得双目摄像机采集的平面标定模板的标定线与基准标定线重合；S400、在平面标定模板上布置多个立体标定块；S500、基于平面标定模板选取多个第一标定点、和基于立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及S600、根据第一标定点和第二标定点计算并存储双目摄像机的标定矩阵。本专利技术的双目摄像机的标定方法中，多个已知空间几何信息的立体标定块与常规的平面标定模板相结合以获取标定信息，标定过程中只需摆放一次立体标定板即可完成标定，无需在不同空间平面采集多张图像，操作简单，还可去除多次操作带来的误差，普遍适用性高。另，通过采集的立体标定块的三维坐标信息即可获得出标定矩阵，计算过程简单，对操作人员要求低，且标定结果应用在高速目标检测上的冗余部分也可消除，最终增加了视觉系统运行的鲁棒性。具体地，在步骤S100中，参见图2，按照预先设定的位置安装双目摄像机1，即右目摄像机11和左目摄像机12，并确保拍摄目标在双目摄像机1的拍摄感测区域内，通常设置双目摄像机1斜向拍摄感测区域。拍摄目标通常为运动状态，例如可以是运动的球类，一般可选择球类目标的击球点作为拍摄目标的参考位置，如球TEE台位置，箭头A指示击球方向。步骤S200中，在放置平面标定模板2的过程中，参见图2，设置平面标定模板2的参考标定位置21与拍摄目标的参考位置（即图中的球TEE）重合。进一步地，还可设置双目摄像机1的连接中心点13到平面标定模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双目摄像机的标定方法，其特征在于，包括：将双目摄像机安装至设定位置；放置平面标定模板，所述平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；调整所述双目摄像机，使得所述双目摄像机采集的所述平面标定模板的标定线与基准标定线重合；在所述平面标定模板上布置多个立体标定块；基于所述平面标定模板选取多个第一标定点、和基于所述立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵。

【技术特征摘要】
1.一种双目摄像机的标定方法，其特征在于，包括：将双目摄像机安装至设定位置；放置平面标定模板，所述平面标定模板的参考标定位置与拍摄目标的参考位置重合；调整所述双目摄像机，使得所述双目摄像机采集的所述平面标定模板的标定线与基准标定线重合；在所述平面标定模板上布置多个立体标定块；基于所述平面标定模板选取多个第一标定点、和基于所述立体标定块选取多个具有三维坐标的第二标定点；以及根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵。2.根据权利要求1所述的双目摄像机的标定方法，其特征在于，所述放置平面标定模板包括：所述双目摄像机的连接中心点到所述平面标定模板所在平面的垂直距离大于零；所述连接中心点在所述平面标定模板所在平面的投影与所述参考位置不重合。3.根据权利要求2所述的双目摄像机的标定方法，其特征在于，所述双目摄像机的连接中心点到所述平面标定模板所在平面的垂直距离介于2.7米和3.3米之间；所述连接中心点在所述平面标定模板所在平面的投影与所述参考位置之间的直线距离介于50厘米到120厘米之间。4.根据权利要求1所述的双目摄像机的标定方法，其特征在于，基于所述平面标定模板分别针对所述双目摄像机的左目摄像机和右目摄像机各选取2个第一标定点，基于所述立体标定块分别针对所述左目摄像机和所述右目摄像机各选取12个第二标定点。5.根据权利要求1所述的双目摄像机的标定方法，其特征在于，所述根据所述第一标定点和所述第二标定点计算并存储所述双目摄像机的标定矩阵包括：基于所述第二标定点的三维坐标以及所述第二标定点对应的图像点坐标，采用线性算法获取透视变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐渊，王少博，姚浩东，王亚洲，郑炯彬，范东勇，
申请(专利权)人：深圳市奇脉电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44