摄像机标定的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种摄像机标定的方法，包括：根据参考模板获得摄像机的内部及外部参数，并记录处于拍摄环境中参考实物的数据；在需要对所述摄像机进行标定时，从至少三个角度获取所述参考实物的图像，利用所述记录下的所述参考实物的数据获得所述摄像机的内部及外部参数。本发明专利技术还公开了一种摄像机标定的装置，其特征在于，包括：初次标定单元，用于根据参考模板获得摄像机的内部及外部参数，并记录处于拍摄环境中参考实物的数据；重标定单元，用于在需要对所述摄像机进行标定时，从至少三个角度获取所述参考实物的图像，利用所述记录下的所述参考实物的数据获得所述摄像机的内部及外部参数。本发明专利技术适用于多种场景，操作较简单，且有很高的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种摄像机标定的方法及装置。
技术介绍
在摄像机的立体视觉系统中，为了得到场景物体的深度或视差信息等，需要知道物体某一点在世界坐标系下的坐标和其在成像平面上成像点的坐标之间的投影关系，摄像机标定技术就是为了记录这些信息而出现的。 摄像机标定的目的就是要获得摄像机的内部参数、及外部参数。摄像机内部的几何和光学特性，即为内部参数；摄像机坐标系相对于空间坐标系的位置关系，即为外部参数。 通常摄像机标定的方法可分为三种传统标定方法、基于主动视觉的标定方法和自标定方法。 传统标定方法使用经过精密加工的标定块作为参照模板，通过建立标定块上三维坐标已知的点与其图像点间的对应，来计算摄像机的内部参数、及外部参数。 基于主动视觉的标定方法要控制摄像机做某些特殊运动，如绕广心旋转或纯平移等，利用这种运动的特殊性计算出内部参数。 自标定方法通常假定在拍摄不同图像时，摄像机的内部参数没有发生变化，且图像点之间的对应关系已经确定，依据多幅图像中成像点间存在的特殊约束关系，通过图像点之间的对应关系对摄像机进行标定。 在对现有技术的研究和实践过程中，专利技术人发现现有技术存在以下问题 1、使用传统标定方法时，摄像机每次改变角度，或移动位置都需要再次使用标定块进行标定，而长时间将标定块摆放在需拍摄的场景中会带来不协调的感觉，且有些拍摄场景在拍摄时会不允许出现标定块，若摄像机每次改变角度，或移动位置都重新摆放标定块，操作会非常繁琐不方便。 2、使用基于主动视觉的标定方法时，必须控制摄像机做某些特殊运动，但是在很多时候无法得知摄像机的运动状态、或者摄像机的运动是无法控制的，在这些情况下，就不能使用基于主动视觉的标定方法。 3、使用自标定方法时由于是在假定内部参数没有发生变化，且图像点之间的对应关系已经确定的前提下进行标定，标定精度较差，稳定性不太好，且在内部参数发生变化时不能使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种摄像机标定的方法及装置，该摄像机标定的方法及装置适用于多种场景，操作较简单，且有很高的精度。 为解决上述技术问题，本专利技术一方面，提供了一种摄像机标定的方法，包括 根据参考模板获得摄像机的内部参数及外部参数，并记录处于拍摄环境中参考实物的数据； 在需要对所述摄像机进行标定时，从至少两个角度获取所述参考实物的图像，利用所述记录下的所述参考实物的数据获得所述摄像机的内部参数及外部参数，完成对所述摄像机的标定。 另一方面，提供了一种摄像机标定的装置，其特征在于，包括 初次标定单元，用于根据参考模板获得摄像机的内部参数及外部参数，并记录处于拍摄环境中参考实物的数据； 重标定单元，用于在需要对所述摄像机进行标定时，从至少两个角度获取所述参考实物的图像，利用所述记录下的所述参考实物的数据获得所述摄像机的内部参数及外部参数，完成对所述摄像机的标定。 由以上技术方案可以看出，由于在对摄像机进行标定时，只需要在摄像机第一次拍摄一个全新的环境时使用参考模板进行标定，在初次标定的同时记录下一个参考实物的信息，之后只要该参考实物还位于被拍摄的场景中，摄像机都可以使用该参考实物进行标定，不再需要每次改变摄像机的位置或拍摄角度，都重新拿出参考模板进行标定，操作更加方便，且适用多种场景；在无法得知摄像机的运动状态、或者摄像机的运动是无法控制的情况下也都可以应用；且由于初次标定是使用数据已知、加工精密的参考模板完成的，初次标定时记录的参考实物的数据也是比较准确的，依据该数据进行的标定也具有较高的精度。 附图说明 图1、本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法实施例一流程图； 图2、棋盘格的示意图； 图3、圆内结矩形的示意图； 图4、本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法实施例二流程图； 图5、本专利技术实施例提供的棋盘格、参考实物与图像平面及摄像机坐标系的关系示意图； 图6、本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法实施例三流程图； 图7、本专利技术实施例提供的圆内接矩形、图像平面、与摄像机坐标系的关系示意图； 图8、本专利技术实施例提供的摄像机标定的装置实施例结构图。 具体实施例方式 本专利技术实施例提供了一种摄像机标定的方法及装置，该摄像机标定的方法及装置适用于多种场景，操作较简单，且有较高的精度。 本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法实施例一流程如图1所示 步骤101、拍摄参考模板及参考实物。 在摄像机第一次拍摄一个全新的环境时，首先在该环境中放置参考模板，并在该参考模板附近选择一个属于该环境的实物作为参考实物。 本步骤中使用的参考模板可以是制作精密的标定块，或其他已知数据的物体，其形状可以是棋盘格、或圆内结矩形等等。其中棋盘格的示意图如图2所示，圆内结矩形的示意图如图3所示 本步骤中选择的参考实物可以是环境中的任何一个物体，其与参考模板的距离满足可以同时被摄像机拍摄入画面即可，在有多种物体可供选择时，可优先选择具有几何图形特征的物体，例如 1、类似矩形或具有矩形的物体，如姓名牌、笔记本、记事本、地板砖、名牌中有矩形方口的字等。这些物体中姓名牌、笔记本、记事本、地板砖均为矩形，包含有直角、直线；而名牌中的字则具有矩形形状。 2、圆形或具有圆形的物体，如圆口杯子、圆形的电话9个按键等。 3、直线形物体如记事本边缘的直线、笔、日光灯管、墙面相接的线等。 选择好参考实物后，摄像机从不同角度拍摄参考模板及参考实物。 步骤102、初次标定摄像机，并记录参考实物上的特征点的位置。 由于参考模板的数据是已知的，可以利用参考模板获得摄像机的内部参数及外部参数，标定摄像机，并记录参考实物上的特征点的位置。 步骤103、移走参考模板。 此时就可以移走参考模板，以利于进一步的拍摄工作。 步骤104、依据参考实物再次标定摄像机。 当由于某种原因摄像机改变了位置、或改变了拍摄角度，需要重新对摄像机进行标定时，就可以依据初次标定时选择的参考实物再次标定摄像机。 这是由于，在步骤102时，依据参考模板记录下了参考实物上的特征点的位置，参考模板的数据是已知的，依据参考模板做出的记录也是准确，此时对于摄像机来说，参考实物的数据已经是已知的，所以可以根据该参考实物再次标定摄像机，且由于初次标定时，依据的参考模板记录的该参考实物的数据是非常精密的，因此依据该参考实物对摄像机再次标定的精度也是较高的。 现以实例来详细描述本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法。 本专利技术实施例提供的摄像机标定的方法实施例二采用棋盘格作为参考模板，流程如图4所示 步骤401、拍摄作为参考模板的棋盘格及参考实物。 在摄像机第一次拍摄一个全新的环境时，首先在该环境中放置作为参考模板的棋盘格，并在棋盘格附近选择一个属于该环境的实物作为参考实物，尽量选择不会随便被移走的物体。 选择好参考实物后，摄像机从至少三个不同角度拍摄作为参考模板的棋盘格及参考实物。 步骤402、根据已知的棋盘格数据对摄像机进行标定。 棋盘格、参考实物与图像平面及摄像机坐标系的关系如图5所示 图5中，坐标XCYCZC为摄像机坐标系，坐标XWYWZW为世界坐标系。 图像平面503上的图像点m(u，v)与棋盘格501上的空间物点M(X，Y，0)的成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像机标定的方法，其特征在于，包括：　根据参考模板获得摄像机的内部参数及外部参数，并记录处于拍摄环境中参考实物的数据；　在需要对所述摄像机进行标定时，从至少三个角度获取所述参考实物的图像，利用所述记录下的所述参考实物的数据获得所述摄像机的内部参数及外部参数，完成对所述摄像机的标定。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李凯，王静，刘源，方平，
申请(专利权)人：华为终端有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]