一种双摄像机模组校正和标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双摄像机模组校正和标定方法及装置，方法包括：通过第一摄像机以及第二摄像机分别拍摄包括目标三维模板上的特征点的第一图像和第二图像；根据第一图像以及第二图像中的特征点的世界坐标、第一摄像机以及第二摄像机的像素坐标，分别得到第一摄像机及第二摄像机的内参数和外参数，完成标定操作；根据第一摄像机的外参数及第二摄像机的外参数得到第二摄像机的六个自由度的调整量，以对第二摄像机进行位姿调节，以使第二摄像机与第一摄像机的位姿一致，完成位姿校正操作。采用本发明专利技术方法进行双摄像机模组的校正和标定，只需一道工序、一套装置，即可完成传统的两道工序、两套装置的工艺操作，缩短了工艺时间，降低了设备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双摄像机模组校正和标定方法及装置
本专利技术属于双摄像机模组生产的封装领域，更具体地，涉及一种双摄像机模组封装的校正工艺和标定工艺的方法及装置。
技术介绍
传统的双摄像机模组的封装制作流程中，存在两道工序，一道称为校正的工艺，任务是先上胶固定一个摄像机在模组框架中，调节第二个摄像机位姿，使得两个摄像机的位姿一致，即光轴平行，主点位于同一根基准线上，然后再点胶固定第二个摄像机；另一道称为标定工艺，任务是标定两个摄像机的内参数和两个摄像机之间的位姿参数。两道工序需要两套装置。现有的双摄像机模组的位姿校正方法，大多要借助于外部辅助测量设备来校正，比如利用激光、红外测距仪、万工显、全站仪、视觉摄像机，校正装置的设备成本和体积较大，校正操作复杂，校正时间较长。现有的双摄像机模组标定装置，大多需要拍摄多幅图像，计算比较复杂、用时较长，在实际生产工艺中会增加机械结构的复杂度、降低生产效率。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种双摄像机模组校正和标定方法及装置，仅需一道工序、双摄像机各拍摄一幅图像即可完成校正和标定两项操作，不需要两道工序，简化了工艺流程；不需要借助辅助测量仪器，不需要拍摄多幅图像，简化了装置的机械结构。由此减少了工艺时间，降低了设备成本。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种双摄像机模组校正和标定方法，其中，所述双摄像机模组中包括第一摄像机和第二摄像机，所述第一摄像机为基准摄像机，所述第二摄像机为位姿待调摄像机，所述方法包括：(1)通过所述第一摄像机拍摄包括目标三维模板上的特征点的第一图像，通过所述第二摄像机拍摄包括所述目标三维模板上的特征点的第二图像；(2)根据所述第一图像中的特征点的世界坐标、所述第二图像中的特征点的世界坐标、所述第一摄像机的像素坐标以及所述第二摄像机的像素坐标，分别得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作；(3)根据所述第一摄像机的外参数以及所述第二摄像机的外参数得到所述第二摄像机的六个自由度的调整量；(4)根据所述第二摄像机的六个自由度的调整量，对所述第二摄像机进行位姿调节，以使所述第二摄像机与所述第一摄像机的位姿一致，完成所述双摄像机模组的位姿校正操作。优选地，步骤(2)包括：(2.1)由确定一阶径向畸变系数，其中，xu与yu为理想成像点坐标，xd与yd为实际成像点坐标，kx与ky分别为x、y两个坐标方向的径向畸变系数，r为实际成像点到像平面中心的极径，且(2.2)由确定在所述目标三维模板上的4个特征点的交比，其中，(X1，Y1，Z1)为第一特征点的世界坐标，(X2，Y2，Z2)为第二特征点的世界坐标，(X3，Y3，Z3)为第三特征点的世界坐标，(X4，Y4，Z4)为第四特征点的世界坐标；(2.3)由确定4个特征点在像平面上理想成像点的交比，其中，(x1，y1)为所述第一特征点在像平面上的第一理想成像点的坐标，(x2，y2)为所述第二特征点在像平面上的第二理想成像点的坐标，(x3，y3)为所述第三特征点在像平面上的第三理想成像点的坐标，(x4，y4)为所述第四特征点在像平面上的第四理想成像点的坐标；(2.4)基于交比不变定理，通过JX＝jx以及JY＝jy求取径向畸变系数kx与ky；(2.5)由径向畸变系数kx与ky，将像平面上的实际成像点坐标转换成理想成像点坐标，然后利用摄像机线性成像模型得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作。优选地，步骤(2.5)包括：(2.5.1)由径向畸变系数kx与ky，将像平面上的实际成像点坐标转换成理想成像点坐标，分别得到所述第一图像和所述第二图像中的若干个特征点的像素坐标；(2.5.2)根据所述第一图像中若干个特征点的世界坐标以及与所述第一图像中选取的特征点对应的像素坐标，所述第二图像中若干个特征点的世界坐标以及与所述第二图像中选取的特征点对应的像素坐标，由得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作，其中，(x,y)为特征点在图像坐标系中的坐标，(u0,v0)为主点在像素坐标系中的坐标，ZC为特征点在世界坐标系下的z方向的坐标，dx与dy分别表示特征点在x轴、y轴的物理尺寸，(XW,YW,ZW)为特征点在世界坐标系中的坐标，f为摄像机的焦距，R为单位旋转矩阵，t为平移矩阵。优选地，步骤(3)包括：由分别得到所述第二摄像机在各自由度的调节量R和t，根据各自由度的调节量R和t，对所述第二摄像机进行位姿调节，其中，Rl与tl表示所述第一摄像机的外参数，Rr与tr表示所述第二摄像机的外参数。优选地，所述目标三维模板包括平行放置的第一平面模板与第二平面模板。优选地，在所述第一平面模板上存在若干个空心特征圆和若干个特征点，在所述第二平面模板上存在若干个特征点，其中，所述第一摄像机与所述第二摄像机能够透过所述第一平面模板上的各空心特征圆拍摄到所述第二平面模板上的特征点。优选地，所述第一摄像机与所述第二摄像机能够透过所述第一平面模板上的各空心特征圆拍摄到所述第二平面模板上的部分特征点。优选地，所述第一平面模板上的各特征点的中心和各空心特征圆的圆心以及所述第二平面模板上的各特征点的中心，均在世界坐标系中具有确定的坐标值。按照本专利技术的另一方面，提供了一种双摄像机模组校正和标定装置，其中，所述双摄像机模组中包括第一摄像机和第二摄像机，所述第一摄像机为基准摄像机，所述第二摄像机为位姿待调摄像机，所述装置包括：目标三维模板、控制模块以及六自由度调节模块；所述第一摄像机，用于拍摄包括所述目标三维模板上的特征点的第一图像；所述第二摄像机，用于拍摄包括所述目标三维模板上的特征点的第二图像；所述控制模块，用于根据所述第一图像中的特征点的世界坐标、所述第二图像中的特征点的世界坐标、所述第一摄像机的像素坐标以及所述第二摄像机的像素坐标，分别得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作；所述控制模块，还用于根据所述第一摄像机的外参数以及所述第二摄像机的外参数，计算得到所述第二摄像机的六个自由度的调整量；并根据所述第二摄像机的六个自由度的调整量，控制所述六自由度调节模块进行六自由度调节；所述六自由度调节模块为所述控制模块的执行机构，与所述第二摄像机通过夹具连接，根据所述控制模块的控制指令调节六个自由度，以实现对所述第二摄像机进行位姿调节，使所述第二摄像机与所述第一摄像机的位姿一致，完成所述双摄像机模组的位姿校正操作。优选地，所述目标三维模板包括平行放置的第一平面模板与第二平面模板，在所述第一平面模板上存在若干个空心特征圆和若干个特征点，在所述第二平面模板上存在若干个特征点，其中，所述第一摄像机与所述第二摄像机能够透过所述第一平面模板上的各空心特征圆拍摄到所述第二平面模板上的特征点。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：采用三维模板的设计和一体化算法，不需其他辅助测距设备即可完成双摄像机的校正操作；利用本专利技术，双摄像机各拍一幅图像即可完成双摄模组的标定操作，操作简单，简化了标定机械的结构；利用两个摄像机的标定结果进行双摄像机模组的位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双摄像机模组校正和标定方法，其中，所述双摄像机模组中包括第一摄像机和第二摄像机，所述第一摄像机为基准摄像机，所述第二摄像机为位姿待调摄像机，其特征在于，所述方法包括：(1)通过所述第一摄像机拍摄包括目标三维模板上的特征点的第一图像，通过所述第二摄像机拍摄包括所述目标三维模板上的特征点的第二图像；(2)根据所述第一图像中的特征点的世界坐标、所述第二图像中的特征点的世界坐标、所述第一摄像机的像素坐标以及所述第二摄像机的像素坐标，分别得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作；(3)根据所述第一摄像机的外参数以及所述第二摄像机的外参数得到所述第二摄像机的六个自由度的调整量；(4)根据所述第二摄像机的六个自由度的调整量，对所述第二摄像机进行位姿调节，以使所述第二摄像机与所述第一摄像机的位姿一致，完成所述双摄像机模组的位姿校正操作。

【技术特征摘要】
1.一种双摄像机模组校正和标定方法，其中，所述双摄像机模组中包括第一摄像机和第二摄像机，所述第一摄像机为基准摄像机，所述第二摄像机为位姿待调摄像机，其特征在于，所述方法包括：(1)通过所述第一摄像机拍摄包括目标三维模板上的特征点的第一图像，通过所述第二摄像机拍摄包括所述目标三维模板上的特征点的第二图像；(2)根据所述第一图像中的特征点的世界坐标、所述第二图像中的特征点的世界坐标、所述第一摄像机的像素坐标以及所述第二摄像机的像素坐标，分别得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作；(3)根据所述第一摄像机的外参数以及所述第二摄像机的外参数得到所述第二摄像机的六个自由度的调整量；(4)根据所述第二摄像机的六个自由度的调整量，对所述第二摄像机进行位姿调节，以使所述第二摄像机与所述第一摄像机的位姿一致，完成所述双摄像机模组的位姿校正操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)包括：(2.1)由确定一阶径向畸变系数，其中，xu与yu为理想成像点坐标，xd与yd为实际成像点坐标，kx与ky分别为x、y两个坐标方向的径向畸变系数，r为实际成像点到像平面中心的极径，且(2.2)由确定在所述目标三维模板上的4个特征点的交比，其中，(X1，Y1，Z1)为第一特征点的世界坐标，(X2，Y2，Z2)为第二特征点的世界坐标，(X3，Y3，Z3)为第三特征点的世界坐标，(X4，Y4，Z4)为第四特征点的世界坐标；(2.3)由确定4个特征点在像平面上理想成像点的交比，其中，(x1，y1)为所述第一特征点在像平面上的第一理想成像点的坐标，(x2，y2)为所述第二特征点在像平面上的第二理想成像点的坐标，(x3，y3)为所述第三特征点在像平面上的第三理想成像点的坐标，(x4，y4)为所述第四特征点在像平面上的第四理想成像点的坐标；(2.4)基于交比不变定理，通过JX＝jx以及JY＝jy求取径向畸变系数kx与ky；(2.5)由径向畸变系数kx与ky，将像平面上的实际成像点坐标转换成理想成像点坐标，然后利用摄像机线性成像模型得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2.5)包括：(2.5.1)由径向畸变系数kx与ky，将像平面上的实际成像点坐标转换成理想成像点坐标，分别得到所述第一图像和所述第二图像中的若干个特征点的像素坐标；(2.5.2)根据所述第一图像中若干个特征点的世界坐标以及与所述第一图像中选取的特征点对应的像素坐标，所述第二图像中若干个特征点的世界坐标以及与所述第二图像中选取的特征点对应的像素坐标，由得到所述第一摄像机以及所述第二摄像机的内参数和外参数，完成所述双摄像机模组的标定操作，其中，(x,y)为特征点在图像坐标系中的坐标，(u0,v0)为主点在像素坐标系中的坐标，ZC为...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨风开，杨红亮，程素霞，
申请(专利权)人：华中科技大学，深圳市德富宏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42