分区域的双目相机标定方法技术

本发明专利技术提供了一种分区域的双目相机标定方法，包括照片采集和标定过程，把工作区域分为多个子区域分别进行标定，在不同子区域使用不同标定参数进行坐标计算，标定过程中首先检索角点，然后进行单目标定，在考虑相机畸变的情况下再进行双目标定。标定完成后进行数据保存再根据标定结果进行实际应用。利用本发明专利技术提供的标定方法可以克服单一标定参数在不同区域测量精度相差较大问题。域测量精度相差较大问题。域测量精度相差较大问题。

【技术实现步骤摘要】
分区域的双目相机标定方法


[0001]本专利技术涉及视觉测量领域，具体是一种分区域的双目相机标定方法。

技术介绍

[0002]在视觉测量系统中，相机的标定精度至关重要，将影响整个测量系统的精度。在对双摄像头标定时，目前一般利用圆点、棋盘格或者二维码棋盘格标定板等专业标定设备，采用如张正友标定法等算法，可以得到比较理想的畸变模型参数(内参数)与相机之间的位置关系(外参数)。
[0003]传统的相机标定方法可对整个画幅进行相机标定，从而得到一组相机参数，利用这组参数进行像点修正。由于这组标定参数是由整幅影像内的像素点计算得到的，因此参数本身就是整幅画面的平均修正。但是由于相机和镜头加工工艺过程中难免会出现偏差，即使有些镜头经过了精加工，也不可能保证物体经过镜头投影到感光元件上的影像在每一处的畸变都相同，因此在精度要求较高的场景，仅使用一组平均的修正参数计算测量结果时，不同区域所测量结果的精度表现往往难以保持一致，无法保证全局均到达高精度测量要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种分区域的双目相机标定方法，把工作区域分为多个子区域分别进行标定，在不同子区域使用不同标定参数进行坐标计算，克服了单一标定参数在不同区域测量精度相差较大问题。
[0005]一种分区域的双目相机标定方法，具体过程为：
[0006]S1、确定双目相机工作区域的大小，在双目相机工作距离上标示出两个相机影像拍摄的重叠区域作为工作区域。根据工作区域大小把工作区域分割为N*M个子区域，对每个子区域分别赋予独立的标识。根据子区域的大小分别确定标定板的尺寸，要求每个子区域能容纳完整的标定板，并且标定板面积不小于每个子区域面积的三分之一。
[0007]S2、双目相机分别采集每个子区域中不同角度的标定板的照片，要求每个子区域采集的照片包含完整的标定工具，并且每个子区域采集的照片数量应该能单独完成一次标定。
[0008]S3、检索角点：
[0009]将棋盘格图片统一调整至设定的分辨率，并转为灰度图；利用Harris算法搜索确定棋盘格图片中的角点位置；利用亚像素精确化方法对获得的角点位置进行精确化，进而获得角点的图像坐标；
[0010]S4、对双目相机的每个子区域对应的照片分别进行标定，把每个子区域的照片集作为独立标定图片集单独进行一次标定。
[0011]为了通过图像计算出拍摄物体的空间位置，需要确定图像坐标系与世界坐标系之间的映射关系。图像由世界坐标系转换为像素坐标系，包括由世界坐标系M
w
转换为相机坐
标系M
c
、由相机坐标系转换为图像坐标系M
xy
、由图像坐标系转换为像素坐标系M
p
三个过程；
[0012](1)由世界坐标系转换到相机坐标系：
[0013][0014]其中R为正交选择矩阵
[0015][0016]T为平移矩阵
[0017][0018](2)由相机坐标系转换到图像坐标系：
[0019]设空间上的点P在相机坐标系下的齐次坐标为
[0020][0021]其像点在图像坐标系的齐次坐标为
[0022][0023]其中
[0024][0025]在实际应用中主点有可能不在图像坐标系原点，设主点在图像坐标系中的坐标为
[0026][0027]则有
[0028][0029](3)由图像坐标系到像素坐标系：
[0030]设感光单元每个像素的长和宽分别为d
x
和d
y
，设P点在像素坐标系的坐标为
[0031][0032]u和v单位为像素，则因此有
[0033][0034]结合式1、式2和式3可得
[0035][0036]令
[0037][0038][0039]则
[0040][0041]令
[0042][0043]K就是单目相机内参矩阵。
[0044]因此，图像由世界坐标系变换像素坐标系需要标定获取的未知变量包括旋转矩阵R、平移矩阵T，以及内参矩阵K。
[0045]S5、相机的畸变
[0046]相机畸变模型有径向畸变和离心畸变两种
[0047]径向畸变模型为
[0048][0049]其中r2＝u2+v2，k1、k2、k3为畸变系数需要通过标定获取
[0050]离心畸变模型为
[0051][0052]p1、p2为离心畸变参数需要通过标定获取
[0053]假设实际图像点坐标为(u,v)，理想像素点为(u
u
,v
u
)，则畸变补偿模型
[0054][0055]使用一个畸变矩阵D来表示上述畸变参数，则可以表示为
[0056]D＝[k
1 k
2 p
1 p
2 k3]。
[0057]S6、双目相机标定：
[0058]设根据单目标定所得到的左相机和右相机外参矩阵分别为R
r
，T
r
和R
l
，T
l
；那么，左相机和右相机之间的关系矩阵可以表示为：
[0059][0060]S7、数据保存
[0061]完成对相机的单目以及双目标定后，分别对获取的N*M组标定结果进行保存。每组标定结果应包括左相机和右相机的内参矩阵、左相机和右相机的畸变矩阵、左相机和右相机之间的旋转矩阵以及平移矩阵、每个子区域的标识。
[0062]本专利技术有益效果在于：把工作区域分为多个子区域分别进行标定，在不同子区域使用不同标定参数进行坐标计算，克服了单一标定参数在不同区域测量精度相差较大问
题。
附图说明
[0063]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0064]图1是分区域标定的流程图；
[0065]图2是实施例工作示意图；
[0066]图3是实施例子区域采集标定照片示意图；
[0067]图4是标定数据应用流程图。
具体实施方式
[0068]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0069]本实施例提供一种分区域的双目相机标定方法，实施过程包括了照片采集、参数标定和标定参数应用三部分。
[0070]1、照片采集
[0071]1.1、划分子区域，根据工作区域大小把工作区域分割为N*M个子区域，并为每个子区域分别赋予独立的标识。如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分区域的双目相机标定方法，其特征在于：包括照片采集和标定过程，具体流程如下：1)照片采集：1.1)确定双目相机工作区域的大小，在双目相机工作距离上标示出两个相机影像拍摄的重叠区域作为工作区域，根据工作区域大小把工作区域分割为N*M个子区域，对每个子区域分别赋予独立的标识；1.2)双目相机分别采集每个子区域中不同角度的标定板的照片，每个子区域采集的照片包含完整的标定工具；2)标定：2.1)检索角点：利用Harris算法搜索确定棋盘格图片中的角点位置；利用亚像素精确化方法对获得的角点位置进行精确化，进而获得角点的图像坐标；2.2)单目标定：对双目相机的每个子区域对应的照片分别进行标定，把每个子区域的照片集作为独立标定图片集单独进行一次标定；标定过程中，为了通过图像计算出拍摄物体的空间位置，需要确定图像坐标系与世界坐标系之间的映射关系；图像由世界坐标系转换为像素坐标系，包括由世界坐标系M
w
转换为相机坐标系M
c
、由相机坐标系转换为图像坐标系M
xy
、由图像坐标系转换为像素坐标系M
p
三个过程；2.3)相机的畸变：包括径向畸变和离心畸变；2.4)双目相机标定：设根据单目标定所得到的左相机和右相机外参矩阵分别为R
r
，T
r
和R
l
，T
l
；那么，左相机和右相机之间的关系矩阵可以表示为：2.根据权利要求1所述的分区域的双目相机标定方法，其特征在于：步骤1.2)中所述标定板的尺寸根据子区域的大小分别确定，每个子区域能容纳完整的标定板，并且标定板面积不小于每个子区域面积的三分之一。3.根据权利要求1所述的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶宜霖，
申请(专利权)人：广东亿嘉和科技有限公司，
类型：发明
国别省市：