一种相机标定的方法及相机标定设备技术

本发明专利技术实施例涉及相机标定技术领域，应用于相机标定设备，具体公开了一种相机标定的方法，包括获取所述标靶在各标定区域时所述标靶的标定图像对应的世界坐标；按预设顺序，将所述标靶放置依次放置于标定区域，在所述标靶位于标定区域时，控制所述相机标定设备的驱动机构移动所述相机至与所述标定区域对应的位置，并且控制所述相机拍摄所述标靶的位姿图像；根据所述标靶在各标定区域的位姿图像，确定所述标靶中标定图案的像素坐标；根据各所述标定图案的像素坐标和世界坐标，计算所述相机的参数矩阵。通过上述方式，本发明专利技术实施例将标靶设置于标定区域，避免通过人工举靶而造成标定精度不准确且效率较低。

【技术实现步骤摘要】
一种相机标定的方法及相机标定设备
本专利技术实施例涉及相机标定
，特别是涉及一种相机标定的方法及相机标定设备。
技术介绍
在图像测量过程以及机器视觉应用中，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，这个求解参数的过程就称之为相机标定(或摄像机标定)，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工作产生结果的准确性。其中，相机参数包括内参，内参包括内参矩阵和畸变矫正矩阵，常用的标定方法为通过相机拍取棋盘格或同心圆标靶的多个位姿，之后解算棋盘格或标靶中角点的世界坐标和像素坐标之间的关系，最后可通过张正友标定方法解算出相机的内参。但是，本专利技术的专利技术人在实现本专利技术的过程中，发现：标靶摆放的位姿通常需要有经验的人员进行举靶实现，人工举靶不可控因素太多，其中标定精度不可控并且效率较低。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术实施例提供了一种相机标定的方法及设备，克服了上述问题或者至少部分地解决了上述问题。根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种相机标定的方法，应用于相机标定设备，所述相机标定设备包括底座、支架、标靶和驱动机构，所述底座标记有若干标定区域，所述支架安装于所述底座，所述标靶用于放置于所述标定区域上，所述标靶在各所述标定区域的位姿不相同，所述驱动机构用于安装所述相机，并且驱动相机运动，提供了一种相机标定的方法，该方法包括：获取所述标靶在各标定区域时所述标靶的标定图像对应的世界坐标；按预设顺序，将所述标靶放置依次放置于标定区域，在所述标靶位于标定区域时，控制所述驱动机构移动所述相机至与所述标定区域对应的位置，并且控制所述相机拍摄所述标靶的位姿图像；根据所述标靶在各标定区域的位姿图像，确定所述标靶中标定图案的像素坐标；根据各所述标定图案的像素坐标和世界坐标，计算所述相机的参数矩阵。在一种可选的方式中，所述方法还包括：根据所述相机的参数矩阵，生成各所述位姿图像对应的映射图像；计算各所述位姿图像和对应的映射图像之间的重投影误差值；根据各所述位姿图像和对应的映射图像之间的重投影误差值，计算平均重投影误差值；判断所述平均重投影误差值是否小于或者等于预设阈值；若是，则确定所述相机的参数矩阵标定成功。在一种可选的方式中，所述方法还包括：若所述平均重投影误差值大于预设阈值，则根据所述重投影误差值由小到大的顺序，获取预设数量的所述位姿图像；根据获取到的位姿图像，计算所述相机的二次参数矩阵；对所述相机的二次参数矩阵进行验证；若所述相机的二次参数矩阵验证通过，则确定所述相机的二次参数矩阵为最终参数矩阵，并且确定所述相机的参数矩阵标定成功。在一种可选的方式中，所述方法还包括：在所述相机拍摄到所述标靶的位姿图像时，对所述位姿图像进行完整性验证；在所述位姿图像不通过验证时，控制所述相机重新拍摄所述标靶的位姿图像。在一种可选的方式中，所述对所述位姿图像进行完整性验证的步骤，进一步，包括：提取所述位姿图像中标靶的角点；判断角点的位置和数量是否满足预设条件；若是，则确定所述位姿图像通过验证；若否，则确定所述位姿图像不通过验证。根据本专利技术实施例的另一个方面，提供了一种相机标定设备，包括：底座，标记有若干标定区域；支架，安装于所述底座；标靶，用于放置于所述标定区域上，所述标靶背离所述底座的一表面上设置有标定图案，其中，所述标靶在各所述标定区域的位姿不相同；驱动机构，安装于所述底座，所述驱动机构用于安装所述相机，以使所述相机的取景镜头朝向所述标靶，并且所述驱动机构还用于驱动所述相机在三个轴向上运动，以调节所述相机相对于所述标靶的距离，以及，所述相机的取景镜头正对所述标靶的位置；控制器，包括至少一个处理器以及存储器，所述存储器与所述至少一个处理器通信连接，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述相机标定方法。在一种可选的方式中，所述驱动机构包括第一滑动轴、第一驱动模块、第二滑动轴、第二驱动模块、第三滑动轴；所述第三滑动轴安装于所述底座，所述第二滑动轴设置于所述第三滑动轴，所述第二驱动模块与所述第二滑动轴连接，所述第二驱动模块用于驱动所述第二滑动轴沿所述第三滑动轴滑动；所述第一滑动轴设置于所述第二滑动轴，所述第一驱动模块与所述第一滑动轴连接，所述第一驱动模块用于驱动所述第一滑动轴沿所述第二滑动轴滑动，所述第一滑动轴用于安装所述相机，并且所述第一滑动轴具有可伸缩性能。在一种可选的方式中，所述相机标定设备包括补光灯，所述补光灯安装于支架，所述补光灯位于所述标靶的上方，所述补光灯用于给标靶补光；所述补光灯与所述控制器连接。在一种可选的方式中，所述标靶涂布有漫反射反光材料。在一种可选的方式中，所述相机标定设备还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩套设支架，所述屏蔽罩和底座共同围成封闭空间，所述封闭空间用于收容支架、标靶和相机。在一种可选的方式中，所述相机标定设备还包括移动机构；所述移动机构分别与所述标靶和控制器连接，所述移动机构用于驱动所述标靶在各所述标定区域上移动。本专利技术实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术实施例，首先获取所述标靶在各标定区域时所述标靶的标定图像对应的世界坐标，之后按预设顺序，将标靶放置依次放置于标定区域，在标靶位于标定区域时，控制相机标定设备的驱动机构移动相机至与标定区域对应的位置，并且控制相机拍摄标靶的位姿图，然后根据标靶在各标定区域的位姿图像，确定标靶中标定图案的像素坐标，最后根据各所述标定图案的像素坐标和世界坐标，计算所述相机的参数矩阵，通过使用这种相机标定方法，标靶设置于固定区域，相比于人工举靶的方式，标靶的位姿更准确，大大提高了计算相机的参数矩阵的准确性，用户只需控制相机获取标靶的位姿图像得到标定图案的像素坐标，之后通过各标定区域的位姿图案的像素坐标和世界坐标建立运算关系就可实现对相机进行标定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施例或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1是本专利技术相机标定设备的整体结构部分爆炸示意图；图2是本专利技术相机标定设备的内部控制模块图；图3是本专利技术相机标定方法一实施例的流程图；图4是本专利技术相机标定设备的标定区域设计图；图5是本专利技术相机标定方法另一实施例的流程图；图6是本专利技术相机标定方法步骤S150的具体步骤图。附图标记：10、底座；20、驱动机构；201、第一滑动轴；202、第二滑动轴；203、第三滑动轴；30、移动机构；40本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机标定的方法，应用于相机标定设备，所述相机标定设备包括底座、支架、标靶和驱动机构，所述底座标记有若干标定区域，所述支架安装于所述底座，所述标靶用于放置于所述标定区域上，所述标靶在各所述标定区域的位姿不相同，所述驱动机构用于安装所述相机，并且驱动相机运动，其特征在于，所述方法包括：/n获取所述标靶在各标定区域时所述标靶的标定图案对应的世界坐标；/n按预设顺序，将所述标靶放置依次放置于标定区域，在所述标靶位于标定区域时，控制所述驱动机构移动所述相机至与所述标定区域对应的位置，并且控制所述相机拍摄所述标靶的位姿图像；/n根据所述标靶在各标定区域的位姿图像，确定所述标靶中标定图案的像素坐标；/n根据各所述标定图案的像素坐标和世界坐标，计算所述相机的参数矩阵。/n

【技术特征摘要】
1.一种相机标定的方法，应用于相机标定设备，所述相机标定设备包括底座、支架、标靶和驱动机构，所述底座标记有若干标定区域，所述支架安装于所述底座，所述标靶用于放置于所述标定区域上，所述标靶在各所述标定区域的位姿不相同，所述驱动机构用于安装所述相机，并且驱动相机运动，其特征在于，所述方法包括：
获取所述标靶在各标定区域时所述标靶的标定图案对应的世界坐标；
按预设顺序，将所述标靶放置依次放置于标定区域，在所述标靶位于标定区域时，控制所述驱动机构移动所述相机至与所述标定区域对应的位置，并且控制所述相机拍摄所述标靶的位姿图像；
根据所述标靶在各标定区域的位姿图像，确定所述标靶中标定图案的像素坐标；
根据各所述标定图案的像素坐标和世界坐标，计算所述相机的参数矩阵。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述相机的参数矩阵，生成各所述位姿图像对应的映射图像；
计算各所述位姿图像和对应的映射图像之间的重投影误差值；
根据各所述位姿图像和对应的映射图像之间的重投影误差值，计算平均重投影误差值；
判断所述平均重投影误差值是否小于或者等于预设阈值；
若是，则确定所述相机的参数矩阵标定成功。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述平均重投影误差值大于预设阈值，则根据所述重投影误差值由小到大的顺序，获取预设数量的所述位姿图像；
根据获取到的位姿图像，计算所述相机的二次参数矩阵；
对所述相机的二次参数矩阵进行验证；
若所述相机的二次参数矩阵验证通过，则确定所述相机的二次参数矩阵为最终参数矩阵，并且确定所述相机的参数矩阵标定成功。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在所述相机拍摄到所述标靶的位姿图像时，对所述位姿图像进行完整性验证；
在所述位姿图像不通过验证时，控制所述相机重新拍摄所述标靶的位姿图像。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述位姿图像进行完整性验证的步骤，进一步，包括：
提取所述位姿图像中标靶的角点；
判断角点的位置和数量是否满足预设条件；
若是，则确定所述位姿图像通过验证；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维林，
申请(专利权)人：深圳市道通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44