一种相机镜头光轴校准方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种相机镜头光轴校准方法和装置，包括：以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定标定参照物上内角点的三维空间坐标值；获取相机镜头分别采集的标定参照物的图像；根据内角点的三维空间坐标值对相机镜头进行标定，得到镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；利用镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。对应的相机镜头光轴校准装置，包括：参照物确定单元，图像获取单元，参数计算单元和光轴校准单元。本申请技术方案解决了相机前后鱼眼镜头未精确实现背靠背，导致后续图像拼接错位问题，改善了全景图像效果，提高用户使用体验。

A method and device for calibrating the optical axis of a camera lens

The invention discloses a method and device for calibrating the camera lens optical axis, including building the world coordinate system in the space of calibrating reference objects and determining the three-dimensional coordinate values of the inner corner points on the calibrated reference objects, obtaining the image of the calibrated reference objects collected by the camera lens, and the three-dimensional coordinate values of the inner corner points to the phase. The camera lens is calibrated, and the internal parameters, distortion parameters and external parameters of the lens are obtained. Using the internal parameters of the lens, the distortion parameters and the external parameters and the preset fish eye lens imaging model, the pixels on the image are calculated and processed to achieve the calibration of the optical axis of the two fish eyeglasses. The corresponding camera lens optical axis calibration device comprises a reference object determining unit, an image acquiring unit, a parameter calculating unit and an optical axis calibrating unit. The application technical scheme solves the problem of missing back to back of the fish eye lens before and after the camera, leading to the dislocation of the subsequent image stitching, improving the effect of the panoramic image and improving the user's experience.

【技术实现步骤摘要】
一种相机镜头光轴校准方法和装置
本专利技术涉及光学
，特别涉及一种相机镜头光轴校准方法和装置。
技术介绍
随着技术的发展，各种各样的具备拍照功能的电子设备层出不穷，而且，人们对图像质量的要求也越来越高。全景相机，是一款能够一次性拍摄360度全景的相机，它以360度全景捕捉的方式得到使用传统相机无法捕捉的场景，给用户带来震撼的全景体验。全景相机一般有两个鱼眼镜头，两个鱼眼镜头呈前后背对背方式设置，前镜头捕捉前方物体的图像，后镜头捕捉后方物体的图像，然后通过算法将两幅原始图像拼接成360°全景图像。全景相机在组装时，前后两个鱼眼镜头之间通常存在一定的物理装配误差，鱼眼镜头光轴不在同一水平线上，进而导致鱼眼镜头拍摄出来的两幅原始图像的拼接处存在明显的错位，影响图像拼接融合效果。
技术实现思路
为了解决现有技术相机两个鱼眼镜头光轴不在同一水平线上导致图像错位，影响图像拼接融合效果问题，本专利技术提供了一种相机镜头光轴校准方法和装置。根据本申请的一个方面，提供了一种相机镜头光轴校准方法，该方法包括：以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定所述标定参照物上内角点的三维空间坐标值；获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头；根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。根据本申请的另一个方面，提供了一种相机镜头光轴校准装置，包括：参照物确定单元，用于以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定所述标定参照物上内角点的三维空间坐标值；图像获取单元，用于获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头；参数计算单元，用于根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；光轴校准单元，用于利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。根据本申请的又一个方面，提供了本专利技术的另一个实施例提供一种电子设备，电子设备包括存储器和处理器，存储器和处理器之间通过内部总线通讯连接，存储器存储有能够被处理器执行的程序指令，程序指令被处理器执行时能够实现上述的相机镜头光轴校准方法。本专利技术的另一个实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使所述计算机执行上述的相机镜头光轴校准方法。本专利技术的技术效果是：本专利技术通过以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定标定参照物上内角点的三维空间坐标值，获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头，根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数，利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准，从而解决了相机前后鱼眼镜头在硬件搭载过程中未能精确实现完全背靠背(光轴对齐且共轴)，导致后续图像拼接错位并影响拼接效果的问题，改善了全景图像的呈现效果，提高了用户的使用体验。附图说明图1为本专利技术一个实施例的相机镜头光轴校准方法的流程示意图；图2为标定参照物的示意图；图3为针孔成像模型的示意图；图4为图像坐标系与相机坐标系的转换原理示意图；图5为鱼眼镜头成像模型的示意图；图6为本专利技术一个实施例的相机镜头光轴校准装置的框图；图7为本专利技术一个实施例的电子设备的结构示意图。具体实施方式为了解决
技术介绍
中提出的技术问题，本申请的专利技术人想到对相机镜头进行标定，并在相机标定的基础上，新增镜头光轴校准的过程，解决相机模组在实际搭载过程中出现的前后镜头光轴不在同一水平线上的偏差问题，从而减少和避免后续图像拼接错位现象的发生，为后续图像拼接融合算法取得良好的效果提供了基础，从而获得更理想的全景图像和用户体验。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1为本专利技术一个实施例的相机镜头光轴校准方法的流程示意图，参见图1，本实施例的相机镜头光轴校准方法包括如下步骤：步骤S101，以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定所述标定参照物上内角点的三维空间坐标值；步骤S102，获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头；步骤S103，根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；步骤S104，利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。由图1所示可知，本实施例的相机镜头光轴校准方法，通过构建世界坐标系，并确定标定参照物上内角点的三维空间坐标值，获取相机镜头分别采集的标定参照物的图像，根据内角点的三维空间坐标值对相机镜头进行标定，得到镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；然后，利用镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对图像上像素点进行计算处理，从而实现两个鱼眼镜头光轴校准。如此，解决了传统全景相机前后鱼眼镜头光轴对齐不准，有偏差，导致的图像拼接错位和全景图像合成效果差的问题，优化了用户体验。为便于理解，接下来以一次光轴校准过程为例对本实施例的相机镜头光轴校准方法实现步骤进行说明。(一)确定参照物这里通过搭建360度全景相机标定箱，并将标定板贴在标定箱内。本实施列的标定箱内贴有多个标定箱，由于鱼眼镜头畸变较大，特别是在边缘区域，因此标定参照物的数量不能过少，实际应用中，标定参照物可以采用棋盘格，棋盘格的数量应根据需求确定。(二)构建世界坐标系以标定参照物所在空间自定义世界坐标系，即，确定坐标原点及三维坐标轴XYZ，准确测量计算标定箱中每个标定板上内角点的世界坐标值，每个标定板内角点的个数是4*6。需要说明的是，一般以右手坐标系为基准构建世界坐标系，本实施例中世界坐标系的Z轴与镜头的光轴重合，并且正方向对应的两个鱼眼镜头中的前镜头，Z轴负方向对应后镜头。需要说明的是，所谓的内角点，是位于棋盘格标定板内部的交点，图2为标定参照物的示意图，图2中的线段指示的点即为内角点，可以理解，内角点为多个。(三)拍摄图像将待校准的相机放置于标定箱中，拍摄标定箱中的标定板，得到标定板的图像。此过程是为了保证相机和标定板在同一个世界坐标系中。(四)对相机进行标定并得到相机参数运用前述(二)中得到的各内角点的世界坐标值进行标定后得到前后鱼眼镜头的内部参数、畸变参数以及外部参数。为便于理解，这里对相机标定原理进行说明。相机标定本质上是从世界坐标系到图像坐标系的转换过程，一般分为两个部分：第一部分是将特征点(本实施例中为标定板的内角点)从世界坐标系转换到相机坐标系，这一部分涉及相机的外部参数(如旋转矩阵和平移向量)；第二部分是从相机坐标系转换到图像平面坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机镜头光轴校准方法，其特征在于，包括：以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定所述标定参照物上内角点的三维空间坐标值；获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头；根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。

【技术特征摘要】
1.一种相机镜头光轴校准方法，其特征在于，包括：以标定参照物所在空间构建世界坐标系，并确定所述标定参照物上内角点的三维空间坐标值；获取所述相机镜头分别采集的所述标定参照物的图像，所述相机镜头包括呈前后背对背方式设置的两个鱼眼镜头；根据所述内角点的三维空间坐标值对所述相机镜头进行标定，得到所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数；利用所述镜头各自的内部参数、畸变参数和外部参数以及预设鱼眼镜头成像模型，对所述图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准。2.根据权利要求1所述的相机镜头光轴校准方法，其特征在于，所述对图像上像素点进行计算处理，实现两个鱼眼镜头光轴校准包括：利用所述畸变参数以及预设鱼眼镜头成像模型，分别计算出所述图像上像素点的坐标值在以所述相机镜头为基准的相机坐标系上的映射点的坐标值；利用所述外部参数对所述映射点的坐标值进行处理，得到所述映射点的坐标值在所述世界坐标系中对应的投影点的坐标值；将两个鱼眼镜头中后镜头采集的图像上像素点对应的所述投影点旋转预设角度，实现两个鱼眼镜头光轴校准。3.根据权利要求2所述的相机镜头光轴校准方法，其特征在于，该方法还包括：在两个鱼眼镜头光轴校准后，利用所述内部参数和畸变参数重新计算所述映射点的坐标值对应在以所述图像为基准的图像坐标系上的像素点坐标值。4.根据权利要求2所述的相机镜头光轴校准方法，其特征在于，所述将两个鱼眼镜头中的后镜头采集的图像上像素点对应的所述投影点旋转预设角度包括：将两个鱼眼镜头中的后镜头采集的图像上像素点对应的所述投影点旋转180度。5.根据权利要求4所述的相机镜头光轴校准方法，其特征在于，所述将两个鱼眼镜头中的后镜头采集的图像上像素点对应的所述投影点旋转180度包括：将后镜头采集的图像上像素点的坐标值对应的所述投影点的坐标值乘以所述外部参数中旋转矩阵的逆矩阵。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：耿志远，
申请(专利权)人：歌尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37