一种用于飞行时间相机的参数标定方法技术

本发明专利技术提供了一种用于飞行时间相机的参数标定方法，包括校准处理器接收标准校正图片的规格参数数据；校准处理器根据规格参数数据计算标准校正图片的图片特征点数据；待校准的飞行时间TOF相机对标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据，并输出给校准处理器；其中，三维图像数据包括强度图数据；校准处理器对强度图数据进行特征点提取，得到每组三维图像数据对应的一组图像特征点数据；校准处理器对图片特征点数据和多组图像特征点数据进行分析计算，并通过最大似然估计、梯度下降迭代以及雅可比计算和反演，得到待校准的TOF相机的参数数据；根据待校准的TOF相机的参数数据对TOF相机进行参数标定。

A parameter calibration method for time of flight camera

【技术实现步骤摘要】
一种用于飞行时间相机的参数标定方法
本专利技术涉数据处理领域，尤其涉及一种用于飞行时间相机的参数标定方法。
技术介绍
随着科学技术的不断发展，计算机视觉技术蓬勃发展，为人们的生产、生活，娱乐都带来了全新的体验。TOF，全称为TimeofFlight，即时间飞行，是一种根据传播介质在空间中的传播时间来计算目标物体距离的技术。基于TOF技术的深度相机是一种新型化、结构小巧、可获取目标点云的立体成像设备，它以高帧率提供三维图像，同时为每个像素提供强度数据和距离信息。这种相机一次拍摄即可包含二维和三维数据的多为图像的结合，并不会损失二维图像画质。它操作方便、获取信息可靠，发展潜力与市场前景不容小觑，在丰富人类精神生活的影视动漫、物联网、自然人机交互等领域带来巨大影响。TOF相机的独特之处在于它不仅能够得到目标场景的深度信息，同时能够得到目标场景的强度信息，即目标场景的二维平面信息。由于系统误差和随机误差的存在，TOF相机的测量结果和测量精度会受到相机系统内部和外界环境等诸多因素的影响，为了获取更高精度的强度信息，需要对影响TOF相机的二维强度信息的参数进行标定。
技术实现思路
针对现有技术缺陷，本专利技术实施例的目的是提供一种用于飞行时间相机的参数标定方法，包括：校准处理器接收标准校正图片的规格参数数据；所述校准处理器根据所述规格参数数据计算标准校正图片的图片特征点数据；待校准的飞行时间TOF相机对所述标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据，并输出给校准处理器；其中，所述三维图像数据包括强度图数据；所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据；所述校准处理器对所述图片特征点数据和多组所述图像特征点数据进行分析计算，并通过最大似然估计、梯度下降迭代以及雅可比计算和反演，得到所述待校准的TOF相机的参数数据；根据所述待校准的TOF相机的参数数据对所述TOF相机进行参数标定。优选的，所述根据所述待校准的TOF相机的参数数据对所述TOF相机进行参数标定之后，所述方法还包括：所述TOF相机根据所述参数数据对所述TOF相机获取的图像数据进行畸变校正处理。优选的，所述标准校正图片为棋盘格图片。进一步优选的，所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据具体为：所述校准处理器获取所述强度图数据中各像素的灰度数据，得到第一图像数据；对所述第一图像数据进行二值化处理，得到第二图像数据；使用预设模板对所述第二图像数据进行遍历，并根据所述预设模板从所述第二图像数据中提取特定位置像素的信息，根据所述特定位置像素的信息确定所述图像特征点数据。进一步优选的，所述预设模板为预设方形模板；使用预设模板对所述第二图像数据进行遍历，并根据所述预设模板从所述第二图像数据中提取特定位置像素的信息，根据所述特定位置像素的信息确定所述图像特征点数据具体为：使用预设方形模板对所述第二图像数据进行遍历，实时获取所述预设方形模板的对角线上的像素信息；根据所述对角线上的像素信息确定棋盘格图像的角点。优选的，在所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据之前，所述方法还包括：所述校准处理器对所述强度图数据进行降噪处理，得到降噪强度图数据并保存；所述校准处理器将所述降噪强度图数据进行对比度变换，得到对比度变换数据并保存；所述校准处理器对所述强度图数据、所述降噪强度图数据和所述对比度变换数据进行分析计算，得到增强后的强度图数据。进一步优选的，所述棋盘格图片为12×9的棋盘格图片。优选的，所述待校准的TOF相机对所述标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据具体为：所述TOF相机固定于第一预设位置，改变所述标准校正图片的摆放位置，并对不同摆放位置的标准校正图片进行拍摄，得到多帧三维图像数据。本专利技术实施了提供的用于TOF相机的参数标定方法，通过使用TOF相机拍摄多张不同角度的标准校正图片得到多帧不同角度的三维点云数据，并对每一帧三维点云数据的强度图数据进行特征点提取，并根据标准校正图片的图片特征点数据和多组图像特征点数据进行计算分析，通过最大似然估计、梯度下降迭代以及雅克比计算和反演得到TOF相机的参数数据，对TOF相机进行标定。从而使得TOF相机能够通过标定参数对拍摄的图像的二维强度数据进行畸变校准，使TOF相机获得无二维平面畸变的三维点云数据。附图说明图1为本专利技术实施例提供的用于飞行时间相机的参数标定方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的一种对棋盘格图像的角点进行提取采用的预设方形模板与棋盘格图像的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为便于描述，附图中仅示出了与有关专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。本专利技术的一种用于飞行时间(TimeOfFlight,TOF)相机的参数标定方法，用于对影响TOF相机二维强度数据的参数进行标定。图1为本专利技术实施例提供的用于飞行时间相机的参数标定方法流程图，如图1所所示，包括以下步骤：步骤110，校准处理器接收标准校正图片的规格参数数据。具体的，校准处理器接收外部输入的标准图片的规格参数，规格参数包括图片的规格信息。标准校正图片为具有规则图案特征的图片，是能够通过规格参数容易计算出特征点的图片，例如棋盘格图片。规格参数就是标准标定板就算特征点的坐标用到的数据。以棋盘格图片为例，就是指棋盘格图片中的内角点行数和列数。本专利技术实施例中采用的标准校正图片为棋盘格图片。为了保证计算的在本专利技术实施例的一个具体例子中，棋盘格图片的规格为12×9，且每个棋盘格的长和宽的实际尺寸为30mm。所以，规格参数为12行和9列。步骤120，校准处理器根据规格参数数据计算标准校正图片的图片特征点数据。具体的，在接收到规格参数后，校准处理器就根据规格参数计算每个特征点的世界坐标值。其中，世界坐标的建立，是以标准校正图为基准建立，定义标准校正图片的左上角为坐标原点，在标准校正图片平面上且平行于行方向指向右为X轴正向，在标准校正图片平面上且平行于列方向指向下为Y轴正向。根据建立的坐标系，校准处理器求的每个特征点的坐标值，生成图片特征点数据。本专利技术实施例中，采用的标准校正图片为棋盘格图片，所以生成的图片特征点数据为棋盘格的内角点的坐标数据。步骤130，待校准的TOF相机对标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据，并输出给校准处理器。具体的，待校准的TOF相机固定于第一预设位置，改变标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于飞行时间相机的参数标定方法，其特征在于，所述参数标定方法包括：/n校准处理器接收标准校正图片的规格参数数据；/n所述校准处理器根据所述规格参数数据计算标准校正图片的图片特征点数据；/n待校准的飞行时间TOF相机对所述标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据，并输出给校准处理器；其中，所述三维图像数据包括强度图数据；/n所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据；/n所述校准处理器对所述图片特征点数据和多组所述图像特征点数据进行分析计算，并通过最大似然估计、梯度下降迭代以及雅可比计算和反演，得到所述待校准的TOF相机的参数数据；/n根据所述待校准的TOF相机的参数数据对所述TOF相机进行参数标定。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于飞行时间相机的参数标定方法，其特征在于，所述参数标定方法包括：
校准处理器接收标准校正图片的规格参数数据；
所述校准处理器根据所述规格参数数据计算标准校正图片的图片特征点数据；
待校准的飞行时间TOF相机对所述标准校正图片进行多角度拍摄，得到多组三维图像数据，并输出给校准处理器；其中，所述三维图像数据包括强度图数据；
所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据；
所述校准处理器对所述图片特征点数据和多组所述图像特征点数据进行分析计算，并通过最大似然估计、梯度下降迭代以及雅可比计算和反演，得到所述待校准的TOF相机的参数数据；
根据所述待校准的TOF相机的参数数据对所述TOF相机进行参数标定。


2.根据权利要求1所述用于飞行时间相机的参数标定方法，其特征在于，所述根据所述待校准的TOF相机的参数数据对所述TOF相机进行参数标定之后，所述方法还包括：
所述TOF相机根据所述参数数据对所述TOF相机获取的图像数据进行畸变校正处理。


3.根据权利要求1所述用于飞行时间相机的参数标定方法，其特征在于，所述标准校正图片为棋盘格图片。


4.根据权利要求3所述用于飞行时间相机的参数标定方法，其特征在于，所述校准处理器对所述强度图数据进行特征点提取，得到每组所述三维图像数据对应的一组图像特征点数据具体为：
所述校准处理器获取所述强度图数据中各像素的灰度数据，得到第一图像数据；
对所述第一图像数据进行二值化处理，得到第二图像数据；
使用预设模板对所述第二图像数据进行遍历，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱翔，
申请(专利权)人：北京深测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11