确定相机内参误差的方法、系统、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术提供确定相机内参误差的方法、系统、设备和介质，所述方法包括：利用相机拍摄具有几何约束的参照物，得到所述参照物的图像；根据所述图像以及所述相机的设计内参，计算所述图像的特征；确定所述图像的特征符合所述参照物的几何约束的程度，以确定所述相机的设计内参与所述相机的实际内参的误差。本发明专利技术提供的方法从所拍摄的参照物图像中获取到图像的有限数据集，基于有限数据集计算得到图像的特征，利用参照物的几何约束与图像的特征确定相机的设计内参与实际内参的误差，该方法的处理速度快、难度低、无需利用专业设备进行标定，能够快速地初步筛选出存在问题的相机。够快速地初步筛选出存在问题的相机。够快速地初步筛选出存在问题的相机。

【技术实现步骤摘要】
确定相机内参误差的方法、系统、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及相机检测领域，更具体地，涉及确定相机内参误差的方法、系统、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]在相机模组的生产过程中，相机模组的零部件在组装结合的过程中容易出现轻微误差，多处误差的累计会对相机造成一定影响，因此相机模组的生产需要经过AA(Active Alignment，主动校准)工艺。一般来说，AA过后的相机模组的实际内参(内参矩阵以及畸变系数)会与相机模组的设计内参相差不大，有些许波动，若AA过后的实际内参与设计内参相差过大，则表明相机模组的AA过程中存在问题，需要在产线上快速检测并剔除该相机模组。其中，相机模组的设计内参是指预先为相机设计的理想参数值，实际内参是指相机在组装完成并经过AA后的实际参数值。
[0003]传统的相机标定方法占地大、成本高、耗时长，所以不适用于在产线上快速初筛有问题的相机模组。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供确定相机内参误差的方法、系统、设备和存储介质，用于解决传统的相机标定方法不适用于在产线上快速筛选不合格的相机的问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]一种确定相机内参误差的方法，包括：利用相机拍摄具有几何约束的参照物，得到所述参照物的图像；根据所述图像以及所述相机的设计内参，计算所述图像的特征；确定所述图像的特征符合所述参照物的几何约束的程度，以确定所述相机的设计内参与所述相机的实际内参的误差。r/>[0007]本专利技术提供的方法用于确定相机的设计内参与实际内参之间的误差。由于相机在拍摄时不可避免地会使所拍摄的图像产生一定的畸变，相机会根据相机的内参对所拍摄的图像进行校正，使最后呈现的图像能够更加接近所拍摄的物品的原貌，因此，基于相机拍摄的参照物图像，利用相机的设计内参可以计算得到参照物图像的特征，将参照物的几何约束与参照物图像的特征进行比较，根据参照物图像的特征符合参照物的几何约束的程度，可以确定设计内参与实际内参的误差。本专利技术提供的方法从所拍摄的参照物图像中获取到图像的有限数据集，计算得到图像的特征，利用参照物的几何约束与图像的特征确定相机的设计内参与实际内参的误差，该方法的处理速度快、难度低、无需利用专业设备进行标定，能够快速地初步筛选出存在问题的相机。
[0008]进一步，根据所述图像以及所述相机的设计内参，计算所述图像的特征，具体包括：选取所述图像中的至少两个点，根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参，计算所选取的点的空间坐标；根据所选取的点的空间坐标确定所述图像的特征。
[0009]将图像上至少两个点的二维平面坐标转换为点的三维空间坐标，根据该三维空间坐标可以得到图像的特征，根据该三维空间坐标所得到的图像特征应能够反映出参照物上对应的点的几何约束。
[0010]进一步，所述设计内参包括所述相机的设计畸变系数和所述相机的设计内参矩阵；根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参，计算所选取的点的空间坐标，具体包括：根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参矩阵，计算所选取的点畸变后的空间坐标；根据所选取的点畸变后的空间坐标以及所述相机的设计畸变系数，计算所选取的点畸变前的空间坐标。
[0011]如果相机在成像过程中利用设计内参对受到畸变影响的图像进行调整，那么在成像的过程中，根据图像中点的平面坐标和相机的设计内参矩阵，可以计算得到点在畸变后的空间坐标，再根据相机的设计畸变系数计算得到点在畸变前的空间坐标，而点在畸变前的空间坐标应能够反映出参照物上对应的点的几何约束。
[0012]进一步，根据所选取的点畸变后的空间坐标以及所述相机的设计畸变系数，计算所选取的点畸变前的空间坐标，具体包括：根据所选取的点畸变后的空间坐标，计算畸变后的所述相机的入射角；根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，计算畸变前的所述相机的入射角；根据所述畸变前的相机的入射角与所述畸变后的相机的出射角之间的关系，计算所选取的点畸变前的空间坐标。
[0013]在计算得到点在畸变后的空间坐标时，可以计算出畸变后的相机入射角，再根据相机的畸变系数计算得到畸变前的相机入射角，根据畸变前后的相机入射角之间的比例关系、所选取的点在畸变后的空间坐标，以及已知的参照物到相机的距离，可以按比例计算得到点在畸变前的空间坐标。
[0014]进一步，根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，计算畸变前的所述相机的入射角，具体包括：根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，采用梯度下降算法计算所述畸变前的相机的出射角。
[0015]畸变前的相机的入射角与畸变后的相机的出射角，以及设计畸变系数三者之间存在非线性关系，利用梯度下降算法能够更加准确地计算出畸变前的相机的入射角。
[0016]进一步，根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，采用梯度下降算法计算所述畸变前的相机的入射角，具体包括：以所述畸变后的相机的出射角，以及所述相机的设计畸变系数构造所述梯度下降算法的损失函数；以所述损失函数的导数构造所述梯度下降算法的梯度；采用所述梯度下降算法计算所述畸变前的相机的入射角。
[0017]在梯度下降算法过程中，畸变前的相机入射角作为损失函数的变量，在迭代计算过程中不断修正，以使损失函数的函数值达到最小，而在损失函数的函数值达到最小时，修正后的损失函数变量即为畸变前的相机入射角。利用梯度下降算法迭代计算得到畸变前的相机的入射角，可以避免复杂的公式推导和演算，计算速度快，有利于提高整个方法的执行速度。
[0018]进一步，以所述目标函数的导数构造所述梯度下降算法的梯度，具体包括：以n倍的所述目标函数的导数构造所述梯度下降算法的梯度，n≥2。
[0019]梯度下降算法中的梯度一般由损失函数的导数构成，在本专利技术的梯度下降算法中，将梯度定为目标函数的导数的n倍，是为了能够以更陡的梯度快速得到畸变前的相机入
射角，加快整个计算过程，有利于在产线上快速筛选出有问题的相机。
[0020]进一步，所述参照物为黑白方格标定板；选取所述图像中的至少两个点，具体包括：选取所述图像中对应所述黑白方格标定板的至少两个角点；根据所选取的点的空间坐标确定所述图像的特征，具体包括：根据所选取的角点的空间坐标确定所述图像的特征。
[0021]黑白方格标定板由均匀的黑白方格相间组成，作为参照物具有十分明显且容易计算的几何约束，在选取图像中的点时，选取黑白方格标定板中的角点，在将图像的特征与参照物的几何约束进行比较时，难度较小且速度较快。
[0022]进一步，根据所选取的点的空间坐标确定所述图像的特征，具体包括：根据所选取的点的空间坐标确定所选取的点所构成的特征值，以所述特征值的平均值、标准差或方差作为所述图像的特征。
[0023]一种确定相机内参误差的系统，包括：图像获取模块，用于获取相机拍摄的具有几何约束的参照物的图像；特征计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种确定相机内参误差的方法，其特征在于，包括：利用相机拍摄具有几何约束的参照物，得到所述参照物的图像；根据所述图像以及所述相机的设计内参，计算所述图像的特征；确定所述图像的特征符合所述参照物的几何约束的程度，以确定所述相机的设计内参与所述相机的实际内参的误差。2.根据权利要求1所述的确定相机内参误差的方法，其特征在于，根据所述图像以及所述相机的设计内参，计算所述图像的特征，具体包括：选取所述图像中的至少两个点，根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参，计算所选取的点的空间坐标；根据所选取的点的空间坐标确定所述图像的特征。3.根据权利要求2所述的确定相机内参误差的方法，其特征在于，所述设计内参包括所述相机的设计畸变系数和所述相机的设计内参矩阵；根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参，计算所选取的点的空间坐标，具体包括：根据所选取的点的平面坐标以及所述相机的设计内参矩阵，计算所选取的点畸变后的空间坐标；根据所选取的点畸变后的空间坐标以及所述相机的设计畸变系数，计算所选取的点畸变前的空间坐标。4.根据权利要求3所述的确定相机内参误差的方法，其特征在于，根据所选取的点畸变后的空间坐标以及所述相机的设计畸变系数，计算所选取的点畸变前的空间坐标，具体包括：根据所选取的点畸变后的空间坐标，计算畸变后的所述相机的入射角；根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，计算畸变前的所述相机的入射角；根据所述畸变前的相机的入射角与所述畸变后的相机的出射角之间的关系，计算所选取的点畸变前的空间坐标。5.根据权利要求4所述的确定相机内参误差的方法，其特征在于，根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，计算畸变前的所述相机的入射角，具体包括：根据所述畸变后的相机的出射角以及所述相机的设计畸变系数，采用梯度下降算法计算所述畸变前的相机的入射角。6.根据权利要求5所述的确定相机内参误差的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋阳，谢非，徐立人，韩旭，
申请(专利权)人：广州文远知行科技有限公司，
类型：发明
国别省市：