一种对旋转轴进行标定的方法、装置和存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种对旋转轴进行标定的方法、装置和存储介质，具体为图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像，计算图像采集设备的位置相对于第一标定板的位置的偏转角度，根据偏转角度，旋转轴带动图像采集设备分别旋转至第一采样位置和第二采样位置，在第一采样位置采集第一采样图像，在第二采样位置采集第二采样图像，第一采样位置和第二采样位置之间形成的夹角为旋转轴带动图像采集设备采集到包含完整的第一标定板的最大旋转范围，根据第一采样图像和第二采样图像，计算图像采集设备与旋转轴的姿态标定参数。本申请实施例通过旋转轴带动图像采集设备采集图像，计算图像采集设备与旋转轴之间的姿态标定参数，实现旋转轴的精确标定。

【技术实现步骤摘要】
一种对旋转轴进行标定的方法、装置和存储介质
本申请涉及计算机视觉领域，尤其涉及一种对旋转轴进行标定的方法、装置和存储介质。
技术介绍
随着立体相机的不断发展，深度和彩色相机信息采集设备被广泛的应用在各个行业内。在图像测量过程及其视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立相机成像的几何模型，这些几何模型参数就是相机参数。受限于相机视野只能采集局部方向的深度和彩色信息，故将相机放置在一个可绕定轴旋转的电机上来实现深度和彩色信息的360度采集。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为对固定相机的旋转轴进行标定(或摄像机标定)。由于机械设计存在误差无法保证深度相机恰好落在旋转轴上，故需要对电机旋转轴和相机做算法标定。无论是在图像测量或者机器视觉应用中，相机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响相机拍摄结果的准确性。而相机采集的图像一般都会存在畸变，如果不能正确的获得图像的内参和畸变参数，那么将会严重影响以图像为基础的视觉感知技术的应用。现有的电机旋转轴标定方法主要采用间接标定方式，主要借助于一个全局相机和辅助标定板来实现电机旋转轴在设备自身相机坐标系内的姿态关系，由于存在间接设备作为辅助这种方法比较繁琐且存在较大的误差，不能精确的确定相机的旋转轴心。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种对旋转轴进行标定的方法，不借助间接测量设备辅助进行测量，且克服了旋转轴和图像采集设备之间标定不精确的问题。该方法包括：图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像；基于所述待处理图像，计算所述图像采集设备的位置相对于所述第一标定板的位置的偏转角度；根据所述偏转角度，旋转轴带动所述图像采集设备分别旋转至第一采样位置和第二采样位置，并在所述第一采样位置采集第一采样图像，以及在所述第二采样位置采集第二采样图像，其中，所述第一采样位置和所述第二采样位置之间形成的夹角为所述旋转轴带动所述图像采集设备采集到包含完整的所述第一标定板的最大旋转范围；根据所述第一采样图像和所述第二采样图像，计算所述图像采集设备与旋转轴的姿态标定参数，并根据所述姿态标定参数调整所述图像采集设备与所述旋转轴的相对姿态。可选地，选取至少一个第三采样位置；所述图像采集设备分别在至少一个所述第三采样位置上采集包含第二标定板的所述第三采样图像；提取所述第三采样图像中的角点，并基于所述第三采样图像中的角点的图像坐标，计算所述图像采集设备的相机内参和畸变参数。可选地，基于所述图像采集设备的所述相机内参和所述畸变参数，分别对所述待处理图像、所述第一采样图像和所述第二采样图像进行去畸变处理。可选地，计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的第一旋转参数和第一平移参数；基于所述第一旋转参数和第一平移参数，计算所述第一标定板在相机坐标系下的平面方程；计算所述平面方程在所述相机坐标系下的所述偏转角度。可选地，在至少一个所述待处理图像中提取所述第一标定板的角点；分别获取所述第一标定板的角点在图像坐标系下的第一像素坐标和第一三维坐标；基于所述相机内参，所述第一像素坐标和所述第一三维坐标，计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的位置的所述第一旋转参数和所述第一平移参数。可选地，基于所述第一旋转参数和第一平移参数，计算每个所述第一标定板的角点在所述相机坐标系下的三维坐标；根据多个所述三维坐标生成所述第一标定板在相机坐标系下的拟合平面，并基于所述拟合平面，计算所述第一标定板在相机坐标系下的所述平面方程。可选地，分别计算所述图像采集设备在所述第一采样位置时相对于所述第一标定板的第二旋转参数和第二平移参数，以及，所述图像采集设备在所述第二采样位置时相对于所述第一标定板的第三旋转参数和第三平移参数；基于所述第二旋转参数、所述第三旋转参数、所述第二平移参数和第三平移参数，计算在所述第一采样位置的所述图像采集设备和在所述第二采样位置的所述图像采集设备之间相对姿态的第四旋转参数和第四平移参数；基于所述第四旋转参数和所述第四平移参数，计算所述图像采集设备与所述旋转轴的姿态标定参数，其中，所述姿态标定参数包括对所述旋转轴与所述图像采集设备的旋转角度和旋转向量，和所述旋转轴在所述相机坐标系下的平移向量。可选地，在所述第一采样图像中提取第一角点，以及在所述第二采样图像中提取第二角点；获取所述第一角点在图像坐标系下的第二像素坐标和第二三维坐标，以及所述第二角点在图像坐标系下的第三像素坐标和第三三维坐标；基于所述相机内参，所述第二像素坐标和所述第二三维坐标，计算所述图像采集设备在所述第一采样位置时相对于所述第一标定板的第二旋转参数和第二平移参数，以及，基于所述相机内参，所述第三像素坐标和所述第三三维坐标，计算所述图像采集设备在所述第二采样位置时相对于所述第一标定板的位置的第三旋转参数和第三平移参数。在本专利技术的另一个实施例中，提供了一种对旋转轴进行标定的装置，该装置包括：第一采集模块，用于图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像；第一计算模块，用于计算所述图像采集设备的位置相对于所述第一标定板的位置的偏转角度；第二采集模块，用于根据所述偏转角度，旋转轴带动所述图像采集设备分别旋转至第一采样位置和第二采样位置，并在所述第一采样位置采集第一采样图像，以及在所述第二采样位置采集第二采样图像，其中，所述第一采样位置和所述第二采样位置之间形成的夹角为所述旋转轴带动所述图像采集设备采集到包含完整的所述第一标定板的最大旋转范围；第二计算模块，用于根据所述第一采样图像和所述第二采样图像，计算所述图像采集设备与旋转轴的姿态标定参数，并根据所述姿态标定参数调整所述图像采集设备与所述旋转轴的相对姿态。可选地，所述装置还包括：选取模块，用于选取至少一个第三采样位置；第三采集模块，用于所述图像采集设备分别在至少一个所述第三采样位置上采集包含第二标定板的所述第三采样图像；第三计算模块，用于提取所述第三采样图像中的角点，并基于所述第三采样图像中的角点的图像坐标，计算所述图像采集设备的相机内参和畸变参数。可选地，所述装置还包括：去畸变模块，用于基于所述图像采集设备的所述相机内参和所述畸变参数，分别对所述待处理图像、所述第一采样图像和所述第二采样图像进行去畸变处理。可选地，所述第一计算模块包括：第一计算单元，用于计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的第一旋转参数和第一平移参数；第二计算单元，用于基于所述第一旋转参数和第一平移参数，计算所述第一标定板在相机坐标系下的平面方程；第三计算单元，用于计算所述平面方程在所述相机坐标系下的所述偏转角度。可选地，所述第一计算单元包括：第一提取子单元，用于在至少一个所述待处理图像中提取所述第一标定板的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对旋转轴进行标定的方法，其特征在于，包括：/n图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像；/n基于所述待处理图像，计算所述图像采集设备的位置相对于所述第一标定板的位置的偏转角度；/n根据所述偏转角度，旋转轴带动所述图像采集设备分别旋转至第一采样位置和第二采样位置，并在所述第一采样位置采集第一采样图像，以及在所述第二采样位置采集第二采样图像，其中，所述第一采样位置和所述第二采样位置之间形成的夹角为所述旋转轴带动所述图像采集设备采集到包含完整的所述第一标定板的最大旋转范围；/n根据所述第一采样图像和所述第二采样图像，计算所述图像采集设备与旋转轴的姿态标定参数，并根据所述姿态标定参数调整所述图像采集设备与所述旋转轴的相对姿态。/n

【技术特征摘要】
1.一种对旋转轴进行标定的方法，其特征在于，包括：
图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像；
基于所述待处理图像，计算所述图像采集设备的位置相对于所述第一标定板的位置的偏转角度；
根据所述偏转角度，旋转轴带动所述图像采集设备分别旋转至第一采样位置和第二采样位置，并在所述第一采样位置采集第一采样图像，以及在所述第二采样位置采集第二采样图像，其中，所述第一采样位置和所述第二采样位置之间形成的夹角为所述旋转轴带动所述图像采集设备采集到包含完整的所述第一标定板的最大旋转范围；
根据所述第一采样图像和所述第二采样图像，计算所述图像采集设备与旋转轴的姿态标定参数，并根据所述姿态标定参数调整所述图像采集设备与所述旋转轴的相对姿态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述图像采集设备采集包含第一标定板的待处理图像的步骤之前，所述方法进一步包括：
选取至少一个第三采样位置；
所述图像采集设备分别在至少一个所述第三采样位置上采集包含第二标定板的所述第三采样图像；
提取所述第三采样图像中的角点，并基于所述第三采样图像中的角点的图像坐标，计算所述图像采集设备的相机内参和畸变参数。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述图像采集设备采集完成所述待处理图像、所述第一采样图像和所述第二采样图像后，所述方法进一步包括：
基于所述图像采集设备的所述相机内参和所述畸变参数，分别对所述待处理图像、所述第一采样图像和所述第二采样图像进行去畸变处理。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算所述图像采集设备和所述第一标定板的偏转角度的步骤包括：
计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的第一旋转参数和第一平移参数；
基于所述第一旋转参数和第一平移参数，计算所述第一标定板在相机坐标系下的平面方程；
计算所述平面方程在所述相机坐标系下的所述偏转角度。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的第一旋转参数和第一平移参数的步骤包括：
在至少一个所述待处理图像中提取所述第一标定板的角点；
分别获取所述第一标定板的角点在图像坐标系下的第一像素坐标和第一三维坐标；
基于所述相机内参，所述第一像素坐标和所述第一三维坐标，计算所述图像采集设备相对于所述第一标定板的位置的所述第一旋转参数和所述第一平移参数。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算所述第一标定板在相机坐标系下的平面方程的步骤包括；
基于所述第一旋转参数和第一平移参数，计算每个所述第一标定板的角点在所述相机坐标系下的三维坐标；
根据多个所述三维坐标生成所述第一标定板在相机坐标系下的拟合平面，并基于所述拟合平面，计算所述第一标定板在相机坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘威，
申请(专利权)人：贝壳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12