多棋盘格角点检测方法及摄像机标定方法技术

本发明专利技术公开了一种多棋盘格角点检测方法以及摄像机的标定方法，包括如下步骤：本发明专利技术通过获取一张含多个不同角度的棋盘格的图像；对获得的图像进行角点检测确定候选角点；再根据角点生长算法对所述候选角点进行筛选，确定出棋盘格角点，并识别分割出每一个棋盘格列阵，得到多个棋盘格角点序列的技术方案，从而大大简化了标定程序，降低标定成本，节约了标定时间。

Multi checkerboard corner detection method and camera calibration method

The invention discloses a multi chessboard lattice point detection method and the camera calibration method, including the following steps: the invention obtains an image with a plurality of different angles of the checkerboard; the corner point detection is used to determine the candidate corner points for the obtained images; and then the candidate corner points are screened according to the angle growth algorithm. In order to simplify the calibration program, reduce the calibration cost and save the calibration time, we identify the corner points of the checkerboard and identify each chessboard array and get multiple checkerboard lattice points sequence.

【技术实现步骤摘要】
多棋盘格角点检测方法及摄像机标定方法
本专利技术涉及摄像机标定
，尤其涉及一种棋盘格角点检测方法以及摄像机标定方法。
技术介绍
视觉是人类获取信息最主要的方式，机器视觉作为替代人眼成像的自动化解决方案，在多个邻域发挥了越来越大的作用，例如机器人导航、车辆辅助驾驶系统、自动装配等，摄像机是机器视觉的成像器件，利用多张二维图像可以定量对视场进行三维建模，但前提是需要获知摄像机的物理特性和几何特性，摄像机特性参数可以通过摄像机标定来获取。一方面，低成本采集标定物图像直接决定了生产和标定摄像机模组的成本，进而决定了终端产品的成本；另一方面，高效提取标定物的特征点可以大幅节省标定时间，进而为批量生产创造更多可能性。现有的专利技术中，使用机械手来替代人力以改变标定板的位姿，然而仍然需要从多个角度拍摄标定板，整个标定过程的耗时并没有明显下降，这不利于大规模标定摄像机，而且设计和构建机械装置需要电机、电机控制器、机构件等器件以及合理的控制和操作方法，这就增加了建立硬件环境的成本和难度，不利于机器视觉的应用。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有技术中需要拍摄从多个角度的多张图像来标定摄像机的技术问题，目的在于提供一种新摄像机标定方法，该方法只需要拍摄一张含有多角度标定板的图像即可。本专利技术首先提供一种多棋盘格角点检测方法，包括如下步骤：步骤一、获取一张含多角度棋盘格的图像；步骤二、对获得的图像进行角点检测确定候选角点；步骤三、根据角点生长算法对所述候选角点进行筛选，确定出棋盘格角点，并识别分割出每一个棋盘格列阵，得到多个棋盘格角点序列。步骤二所述的角点检测有SUSAN角点检测，Harris角点检测，基于边缘链码的角点检测或基于小波变换的角点检测，优选Harris角点检测。对获得的图像进行角点检测确定候选角点之后，还包括模板匹配来检测角点的对称性，具体包括：根据预设模板尺寸确定候选角点邻域；计算所述候选角点邻域与预设模板的相关性；当所述相关性满足预设条件时，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。在模板匹配检测角点的对称性之后，还包括使用窗口进一步检测对称性，以筛选候选角点，具体为：以候选角点为中心建立一个11×11的窗口，根据以下公式统计该窗口内满足灰度对称性的像素点个数n：其中，(x，y)为候选角点的坐标，(i，j)分别为行方向和列方向的偏移量，T为该11×11窗口内像素灰度平均值，当像素点个数n﹥50，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。步骤三，根据角点生长算法对所述候选角点进行角点生长之前，先对候选角点进行坐标定位。步骤三，所述角点生长算法包括：以任一候选角点为基础，在第一方向上生长出一排第一方向共线角点；以所述第一方向共线角点为基础，在第二方向上生长出若干列第二方向共线角点。所述以任一候选角点为基础，在第一方向上生长出一排第一方向共线角点包括：以任一候选角点作为当前候选角点，确定出所述当前候选角点的一条亚像素边缘方向作为所述第一方向，并将所述当前候选角点以及与所述当前候选角点在所述第一方向上相邻的候选角点作为一对相邻已知角点纳入所述第一方向共线角点中；分别沿着所述第一方向的正反两个方向，遍历出与相邻已知角点在所述第一方向上相邻的下一个候选角点作为待预测角点，并检测待预测角点的预测误差P其中，r、s是分别相邻的两个已知角点，t是待预测角点，Cr、Cs、Ct分别是角点r、s、t的图像坐标，|Cr-Cs|计算向量st的模长；当预测误差P小于或等于阈值时，则将该待预测角点纳入第一方向共线角点并作为下对相邻已知角点中的一个，继续遍历在所述第一方向上相邻的下一个候选角点；否则就停止该方向上(此处“该方向”是指所述第一方向的正方向或者所述第一方向的反方向)的遍历；在所述第一方向上的所有候选角点遍历完后，检测所述第一方向共线角点数量与预期值(即棋盘格上该方向的角点数量)是否一致，若一致，则该第一方向共线角点为棋盘格角点；若不一致，则舍弃所述第一方向共线角点。以所述第一方向共线角点为基础，在第二方向上生长出若干列第二方向共线角点包括：以所述第一方向共线角点中任一角点作为当前候选角点，确定出所述当前候选角点的另一条亚像素边缘方向作为所述第二方向，并将所述当前候选角点以及与所述当前候选角点在所述第一方向上相邻的候选角点作为一对相邻已知角点；分别沿着所述第二方向的正反两个方向，遍历出与所述当前候选角点在所述第二方向上相邻的下一个候选角点作为待预测角点，并检测待预测角点的预测误差P其中，r、s分别是相邻的两个已知角点，t是待预测角点，Cr、Cs、Ct分别是角点r、s、t的图像坐标，|Cr-Cs|计算向量st的模长；当预测误差P小于或等于阈值时，则将该待预测角点及所述当前候选角点纳入第二方向共线角点并作为下对相邻已知角点，继续遍历在所述第二方向上相邻的下一个候选角点；否则就停止该方向(此处“该方向”是指所述第二方向的正方向或者所述第二方向的反方向)上的遍历；在所述第二方向上的所有候选角点遍历完后，检测所述第二方向共线角点数量与预期值(即棋盘格上该方向的角点数量)是否一致，若一致，则该第二方向共线角点为棋盘格角点；若不一致，则舍弃所述第二方向共线角点。本专利技术其次是提供一种摄像机标定方法，包括如下步骤：步骤一、获取一张含多角度棋盘格的图像；步骤二、对获得的图像进行角点检测确定候选角点；步骤三、根据角点生长算法对所述候选角点进行筛选，确定出棋盘格角点，并识别分割出每一个棋盘格列阵，得到多个棋盘格角点序列；步骤四、用得到的多个棋盘格角点序列对摄像机进行标定。步骤二所述的角点检测有SUSAN角点检测，Harris角点检测，基于边缘链码的角点检测或基于小波变换的角点检测，优选Harris角点检测。对获得的图像进行角点检测确定候选角点之后，还包括模板匹配来检测角点的对称性和使用窗口进一步检测对称性，以筛选候选角点；所述模板匹配来检测角点的对称性具体包括：根据预设模板尺寸确定候选角点邻域；计算所述候选角点邻域与预设模板的相关性；当所述相关性满足预设条件时，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。所述用窗口进行相关性检测筛选候选角点包括：以候选角点为中心建立一个11×11的窗口，根据以下公式统计该窗口内满足灰度对称性的像素点个数n：其中，(x，y)为候选角点的坐标，(i，j)分别为行方向和列方向的偏移量，T为该11×11窗口内像素灰度平均值，当像素点个数n﹥50，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。所述角点生长算法包括：以任一候选角点作为当前候选角点，确定出当前候选角点的一条亚像素边缘方向作为所述第一方向，并将所述当前候选角点以及与所述当前候选角点在所述第一方向上相邻的候选角点作为一对相邻已知角点纳入所述第一方向共线角点中；分别沿着所述第一方向的正反两个方向，遍历出与相邻已知角点在所述第一方向上相邻的下一个候选角点作为待预测角点，并检测待预测角点的预测误差P其中，r、s是分别相邻的两个已知角点，t是待预测角点，Cr、Cs、Ct分别是角点r、s、t的图像坐标，|Cr-Cs|计算向量st的模长；当预测误差P小于或等于阈值时，则将该待预测角点纳入第一方向共线角点并作为下对相邻已知角点中的一个，继续遍历在所述第一方向上相邻的下一个候选角点；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多棋盘格角点检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获取一张含多角度的棋盘格的图像；步骤二、对获得的图像进行角点检测确定候选角点；步骤三、根据角点生长算法对所述候选角点进行筛选，确定出棋盘格角点，并识别分割出每一个棋盘格列阵，得到多个棋盘格角点序列。

【技术特征摘要】
1.一种多棋盘格角点检测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、获取一张含多角度的棋盘格的图像；步骤二、对获得的图像进行角点检测确定候选角点；步骤三、根据角点生长算法对所述候选角点进行筛选，确定出棋盘格角点，并识别分割出每一个棋盘格列阵，得到多个棋盘格角点序列。2.如权利要求1所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，步骤二所述的角点检测有SUSAN角点检测，Harris角点检测，基于边缘链码的角点检测或基于小波变换的角点检测，优选Harris角点检测。3.如权利要求2所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，对获得的图像进行角点检测确定候选角点之后，还包括模板匹配来检测角点的对称性，具体包括：根据预设模板尺寸确定候选角点邻域；计算所述候选角点邻域与预设模板的相关性；当所述相关性满足预设条件时，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。4.如权利要求3所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，在模板匹配检测角点的对称性之后，还包括使用窗口进一步检测对称性，以筛选候选角点，具体为：以候选角点为中心建立一个11×11的窗口，根据以下公式统计该窗口内满足灰度对称性的像素点个数n：其中，(x，y)为候选角点的坐标，(i，j)分别为行方向和列方向的偏移量，T为该11×11窗口内像素灰度平均值，当像素点个数n﹥50，保留所述候选角点，否则，丢弃所述候选角点。5.如权利要求1所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，步骤三，根据角点生长算法对所述候选角点进行角点生长之前，先对候选角点进行坐标定位。6.如权利要求1或5所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，所述角点生长算法包括：以任一候选角点为基础，在第一方向上生长出一排第一方向共线角点；以所述第一方向共线角点为基础，在第二方向上生长出若干列第二方向共线角点。7.如权利要求6所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，所述以任一候选角点为基础，在第一方向上生长出一排第一方向共线角点包括：以任一候选角点作为当前候选角点，确定出所述当前候选角点的一条亚像素边缘方向作为所述第一方向，并将所述当前候选角点以及与所述当前候选角点在所述第一方向上相邻的候选角点作为一对相邻已知角点纳入所述第一方向共线角点中；分别沿着所述第一方向的正反两个方向，遍历出与相邻已知角点在所述第一方向上相邻的下一个候选角点作为待预测角点，并检测待预测角点的预测误差P其中，r、s是分别相邻的两个已知角点，t是待预测角点，Cr、Cs、Ct分别是角点r、s、t的图像坐标，|Cr-Cs|计算向量st的模长；当预测误差P小于或等于阈值时，则将该待预测角点纳入所述第一方向共线角点中并作为下一对相邻已知角点中的一个，继续遍历在所述第一方向上相邻的下一个候选角点；否则就停止该方向上的遍历；在所述第一方向上的所有候选角点遍历完后，检测所述第一方向共线角点数量与预期值是否一致，若一致，则该第一方向共线角点为棋盘格角点；若不一致，则舍弃所述第一方向共线角点。8.如权利要求6所述的多棋盘格角点检测方法，其特征在于，以所述第一方向共线角点为基础，在第二方向上生长出若干列第二方向共线角点包括：以所述第一方向共线角点中任一角点作为当前候选角点，确定出所述当前候选角点的另一条亚像素边缘方向作为所述第二方向，并将所述当前候选角点以及与所述当前候选角点在所述第一方向上相邻的候选角点作为一对相邻已知角点；分别沿着所述第二方向的正反两个方向，遍历出与所述当前候选角点在所述第二方向上相邻的下一个候选角点作为待预测角点，并检测待预测角点的预测误差P其中，r、s分别是相邻的两个已知角点，t是待预测角点，Cr、Cs、Ct分别是角点r、s、t的图像坐标，|Cr-Cs|计算向量st的模长；当预测误差P小于或等于阈值时，则将该待预测角点与该当前候选角点纳入所述第二方向共线角点中并作为下一对相邻已知角点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：童飞，周宇，唐艾宾，徐洪波，张可骄，余志强，沈雨剪，贺遥，
申请(专利权)人：上海兴芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31