本实用新型专利技术提供了一种鲁棒的高精度相机标定装置，包括：内参模块，用于获取第一相机内参；测量模块，用于由所述相机向标定物发射结构光，并改变所述相机与所述标定物的距离，以获取不同深度距离的多张标定图像；第一特征模块，用于对多张所述标定图像进行处理，获取多个特征点位置信息；外参模块，用于利用所述特征点位置信息，计算相机内参和标定板相对于相机的外参；投射模块，用于选择某个距离的所述标定图像作为基准图像，其他所述标定图像与所述基准图像进行匹配，然后根据不同所述标定图像上对应匹配点所对应生成的3D点，求取投射中心。心。心。
【技术实现步骤摘要】
一种鲁棒的高精度相机标定装置
[0001]本技术涉及相机标定领域，特别地，涉及一种鲁棒的高精度相机标定装置。
技术介绍
[0002]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。相机厂商需要在相机出厂时对相机进行标定，才可以使相机较好地应用。
[0003]相机的标定可以分为两种，第一种是相机的自标定；第二种是依赖于标定参照物的标定方法。前者是相机拍摄周围物体，通过数字图像处理的方法和相关的几何计算得到相机参数，但是由于这种方法没有考虑相机本身的影响，在有限次的测试中拟合相机的整体参数，使得结果误差较大，不适合于高精度应用场合。后者是通过标定参照物，由相机成像，并通过数字图像处理的方法，以及后期的空间算术运算计算相机的内参和外参。这种方法一般采用具有明显特征的特定物，并且考虑不同坐标系的变换，因而标定的精度高，适用于对精度要求高的应用场合。本专利申请的方案适用于第二种标定方法的优化。
[0004]相机的标定需要将世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系和像素坐标系进行转换，通过不同的参数代理不同的转换关系，并通过矩阵运算最终得到最终参数。标定的过程就是求解外参和内参的过程。外参就是相机相对于世界坐标系的旋转和平移变换关系。内参是相机固有的属性，实际上就是焦距，像元尺寸。同时物体离光学中心的距离也是影响成像的重要因素。这也就是说，在标定的时候，如果物体在距离相机的不同位置，那么就需要在不同的位置对相机做标定。因此，对于每一个位置都需要去标定。为了获得较好的标定结果，相机厂商通过花费大量的人力物力进行多种方位的标定，但是由于需要标定的参数众多，而标定过程又受定物摆放，标定物采集数量，标定物识别精度的影响，优化过程容易产生较大误差，同一台相机设备经过多次标定很容易出现多个不同的标定结果，导致相机标定的一致性较差。
[0005]为改进一致性问题，现有技术主要通过改进标定物、改善环境光照、增加照片数量的手段进行。比如，有研究表明，当标定图片在20
‑
30张时，标定结果相对稳定，但这无疑增加了标定的时长，造成产业应用中成本的增加。
技术实现思路
[0006]为此，本技术解决标定问题在实际中由于参数数量较多，容易优化到局部极值的问题，该问题的表现为，标定计算结果与标定实施过程关系较大，不同实施人员标定相同设备，常常由于标定物摆放位置不同，或是标定物定位算法存在误差等因素导致相同设备的标定结果差异较大。
[0007]第一方面，本技术提供了一种鲁棒的高精度相机标定装置，适用于单目相机标定，其特征在于，包括：
[0008]内参模块，用于获取第一相机内参；所述第一相机内参是指相机的核心部件的参
数，包括镜片焦距、传感器尺寸等；
[0009]测量模块，用于由所述相机向标定物发射结构光，并改变所述相机与所述标定物的距离，以获取不同深度距离的多张标定图像；
[0010]第一特征模块，用于对多张所述标定图像进行处理，获取多个特征点位置信息；
[0011]外参模块，用于利用所述特征点位置信息，计算相机内参和标定板相对于相机的外参；其中，每个所述标定图像对应一个平面方程；
[0012]投射模块，用于选择某个距离的所述标定图像作为基准图像，其他所述标定图像与所述基准图像进行匹配，然后根据不同所述标定图像上对应匹配点所对应生成的3D点，求取投射中心。
[0013]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述测量模块包括：
[0014]第一深度单元，用于将所述标定物放置于所述相机的视野中，其距离相机的距离为第一深度；其中，所述标定物至少覆盖所述相机视野的一半；
[0015]第二深度单元，用于沿着所述相机的光轴方向改变所述标定物和所述相机的距离至第二深度；其中，所述标定物至少覆盖所述相机视野的一半；
[0016]第一发射单元，用于控制所述相机向所述标定物发射结构光，获取所述标定图像；其中，所述标定图像至少有两组。
[0017]第二方面，本技术提供了一种鲁棒的高精度相机标定装置，适用于双目或多目相机标定，其特征在于，包括：
[0018]原始参数模块，用于获取相机第一原始参数；其中，所述相机包括第一摄像头和第二摄像头，所述第一原始参数是指双目相机的核心部件的参数，包括镜片焦距、传感器尺寸、基线距离等；
[0019]拍摄模块，用于控制相机分别获得标定物的第一图像和第二图像；其中，所述第一图像由所述第一摄像头拍摄，所述第二图像由所述第二摄像头拍摄；
[0020]第二特征模块，用于对所述第一图像和所述第二图像进行处理，获取多个特征点位置信息；
[0021]优化模块，用于对所述第二特征模块获取的数据进行优化，并且在优化时，采用分阶段迭代优化的方法，获得相机的所有参数。
[0022]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述拍摄模块，包括：
[0023]第三深度单元，用于将所述标定物放置于所述第一摄像头和所述第二摄像头的公共视野中，其距离相机的距离为第三深度；
[0024]第四深度单元，用于将标定物移至第四深度，并且位于所述第一摄像头和所述第二摄像头的公共视野中；
[0025]第二发射单元，用于控制所述相机向所述标定物发射结构光，获取所述第一图像和所述第二图像。
[0026]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述标定物覆盖所述第一摄像头和所述第二摄像头的公共视野的面积的一半以上。
[0027]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述优化方法为非
线性优化算法。
[0028]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，适用于第一方面和第二方面，还包括优化模块，所述优化模块包括：
[0029]第一优化单元，用于对外参中的平移参数采用初始估计，在优化过程中保持不变，优化旋转量；
[0030]第二优化单元，用于将第一阶段优化的旋转量和平移参数作为初始值，优化全部外参参数，包括旋转参数和平移参数。
[0031]可选地，所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，还包括：
[0032]第三优化单元，用于当所述第一相机内参或不可靠时，将所述第二优化单元获得的旋转参数和平移参数的值作为初始值，同时优化相机内参和相机外参，以提高标定精度。
[0033]第三方面，本技术提供了一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，包括：
[0034]第一轨道，用于移动所述相机，并将所述相机在标定时间内固定在第一预设位置；
[0035]第二轨道，用于移动所述标定物，并可以将所述标定物固定在多个第二预设位置；
[0036]所述第二轨道位于所述第一轨道一侧，并与所述第一轨道垂直。
[0037]可选地，所述的一种鲁棒的高本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，包括：第一轨道，用于移动相机，并将所述相机在标定时间内固定在第一预设位置；第二轨道，用于移动标定物，并可以将所述标定物固定在多个第二预设位置；所述第二轨道位于所述第一轨道一侧，并与所述第一轨道垂直。2.根据权利要求1所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述第一轨道与相机的生产线直接相连。3.根据权利要求1所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，在所述第一轨道上，与所述第二轨道连接处，设有第一定位装置，以使所述相机位置固定，并且镜头面向所述第二轨道，以拍摄位于所述第二轨道上的所述标定物。4.根据权利要求3所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，第一定位装置为活动设置，当标定完成时，可以将相机继续在轨道上运输。5.根据权利要求4所述的一种鲁棒的高精度相机标定装置，其特征在于，所述第一定位装置为挡板；当所述相机到达或即将到达所述第二轨道处时，所述挡板置于所述第一轨道上，以使所述相机在所述第二轨道处停留；当标定完成时，所述挡板移动位置，以使相机通过，继续前行。6.根据权利要求4所述的一种鲁棒的高...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨煦，黄龙祥，朱力，吕方璐，汪博，
申请(专利权)人：深圳市光鉴科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。