【技术实现步骤摘要】
一种基于相机坐标系的线性标定系统及其方法
本专利技术涉及视觉测量、人工智能算法和相机标定领域，特别是涉及一种以相机坐标系为参照系的相机标定系统及其线性标定算法。
技术介绍
相机标定是计算机视觉领域中的一项重要研究课题，是实现3D重建、视觉测量的基础。张正友提出的基于平面模板的相机标定技术受到广泛关注和应用(文献：ZhangZ.Aflexiblenewtechniqueforcameracalibration[J].IEEETransPatternAnalMachIntell2000；22(11):1330–1334)。该方法的标定模板制作简单，能够利用非线性迭代算法求解得到相机内、外参数。然而该方法需要采集至少三张不同方向的标定模板图像。该方法中建立的目标函数不仅有待求解的相机内参数，还有相机外参数(相机在世界坐标系下的位置与姿态六个未知参数，简称相机外参数)和相机镜头畸变系数。相机标定需要求解较多未知参数，使得满足目标函数最优值的迭代求解增加困难。参数之间求解问题存在耦合现象，并且标定精度极大的依赖初始值的选取，导致标定结果不稳定。
技术实现思路
本专利技术为了解决...
【技术保护点】
1.一种基于相机坐标系的线性标定系统，其特征包括：坐标系构建模块、焦距计算模块、像点位置偏移估计模块、相机参数计算模块和靶标点的位置计算模块；所述坐标系构建模块用于将相机的光轴中心与靶标圆心C设置在同一水平轴线上，并使得靶标面与相机图像平面平行；以光心为坐标原点Oc，Xc轴与Yc轴分别和相机图像的两边平行，以相机的光轴为Zc轴，按照右手法则，建立相机坐标系Oc‑XcYcZc；以靶标圆的圆心C为坐标原点O，靶标圆的X轴与Y轴分别与相机坐标系Oc‑XcYcZc的Xc轴与Yc轴平行，建立靶标坐标系O‑XY；以相机成像平面的中心点为原点o，以水平向右为x轴正方向，垂直向下为y轴正方...
【技术特征摘要】
1.一种基于相机坐标系的线性标定系统，其特征包括：坐标系构建模块、焦距计算模块、像点位置偏移估计模块、相机参数计算模块和靶标点的位置计算模块；所述坐标系构建模块用于将相机的光轴中心与靶标圆心C设置在同一水平轴线上，并使得靶标面与相机图像平面平行；以光心为坐标原点Oc，Xc轴与Yc轴分别和相机图像的两边平行，以相机的光轴为Zc轴，按照右手法则，建立相机坐标系Oc-XcYcZc；以靶标圆的圆心C为坐标原点O，靶标圆的X轴与Y轴分别与相机坐标系Oc-XcYcZc的Xc轴与Yc轴平行，建立靶标坐标系O-XY；以相机成像平面的中心点为原点o，以水平向右为x轴正方向，垂直向下为y轴正方向，建立成像坐标系o-xy；所述焦距计算模块用于计算测量的平均焦距f；所述像点位置偏移估计模块通过成像坐标系o-xy下理想成像点的位置偏移获得实际成像点的位置估计量；所述相机参数计算模块用于建立误差平方和目标函数，并通过对目标函数中的相机内参数求偏导，得到相机内参数{k1,k2,cx,cy}，以实现相机标定，其中，k1和k2分别为水平方向和垂直方向上的镜头畸变系数，cx和cy为透镜中心点在成像坐标系o-xy下的横坐标和纵坐标；所述靶标点的位置计算模块用于计算第i个靶标点Ai的坐标值，并将第i个靶标点Ai的坐标值与在靶标圆上的实际坐标位置进行比较，以判断相机标定结果精度是否满足要求。2.一种基于相机坐标系的线性标定方法，其特征是按如下步骤进行：步骤1.设置相机图像平面与靶标面平行，相机的光轴中心与靶标圆心C始终在同一水平轴线上；以光轴中心为原点Oc，Xc轴与Yc轴分别和相机图像的两边平行，以相机的光轴为Zc轴，按照右手法则，建立相机坐标系Oc-XcYcZc；以靶标圆的圆心C为坐标原点O，靶标圆的X轴与Y轴分别与相机坐标系Oc-XcYcZc的Xc轴与Yc轴平行，建立靶标坐标系O-XY；以相机成像平面的中心点为原点o，以水平向右为x轴正方向，垂直向下为y轴正方向，建立成像坐标系o-xy；以图像的左上角为坐标原点I，以与所述左上角相邻的两条边分别作为u轴和v轴，建立图像坐标系I-uv；步骤2.令a1为所述成像坐标系下o-xy的第1个理想成像点，ai+1为所述成像坐标系下o-...
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