一种相机标定的方法、装置、电子设备及存储介质制造方法及图纸

本申请实施例提供了一种相机标定的方法、装置、电子设备及存储介质，涉及计算机图像技术领域。该方法包括：构建平移标定矩阵；控制末端执行器旋转到标定物位于相机视场外第一辅助位置；控制末端执行器平移到使标定物位于相机视场内第二辅助位置，控制相机在末端执行器至第二辅助位置拍照得到辅助图像；利用辅助图像中像素坐标、第一辅助位置和第二辅助位置物理坐标、平移标定矩阵确定末端执行器位于第一辅助位置、标定物像素坐标的虚拟坐标；对多个虚拟坐标、多个第一辅助位置物理坐标拟合得到机构旋转中心；利用机构旋转中心和平移标定矩阵确定标定结果。应用本申请实施例提供的方案，可以在小视场环境下提高相机标定的精度。可以在小视场环境下提高相机标定的精度。可以在小视场环境下提高相机标定的精度。

【技术实现步骤摘要】
一种相机标定的方法、装置、电子设备及存储介质


[0001]本申请涉及计算机图像
，特别是涉及一种相机标定的方法、装置、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]为了应对企业生产的需求，相关企业可以应用相机与运动机构结合的方式完成生产任务；在相机与运动机构的结合的方式中，相关企业通常应用相机标定技术来做预处理，通过相机标定过程得到的标定结果，可以在企业生产过程中，利用相机的图像，针对运动机构进行定位引导。
[0003]相关技术中，在相机标定过程中，运动机构的末端执行器除了多次指定平行移动以使得标定物在相机视场内进行多次平行移动，还需要进行旋转移动，并基于旋转移动所得到的标定物的像素坐标以及末端执行器在物理坐标系下的物理坐标，拟合处理得到机构旋转中心，并利用机构旋转中心进行标定结果的确定。
[0004]然而，当标定物在相机视场的运动范围与实际生产中待控产品在相机视场的运动范围的比值较小时，可以认为相机标定过程处于小视场环境下，例如，在标定物在相机视场的运动范围只有待控产品在相机视场的运动范围的五分之一的情况下，可以认为相机标定过程处于小视场环境下。此时，由于标定物在相机视场的运动范围较小，这样标定物在相机视场内只能旋转较小的角度，从而，在拟合机构旋转中心时，可能对物理坐标或像素坐标的极小误差很敏感，从而导致拟合得到的机构旋转中心不稳定，求取得到的标定结果误差大，也就是，相机标定的精度低。
[0005]可见，如何在小视场环境下，提高相机标定的精度，是一个亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例的目的在于提供一种相机标定的方法、装置、电子设备及存储介质，以实现在小视场环境下，提高相机标定的精度。具体技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请实施例提供了一种相机标定的方法，应用于控制设备，所述方法包括：
[0008]基于对运动机构的末端执行器进行多次指定平行移动的方式，构建相机对应的平移标定矩阵；其中，所述多次指定平行移动使得标定物在所述相机的视场内进行多次平行移动；
[0009]控制所述末端执行器进行多次旋转移动以使得所述末端执行器到达多个第一辅助位置；其中，所述第一辅助位置为使得所述标定物位于所述相机的视场外的位置；
[0010]在每次达到第一辅助位置时，控制所述末端执行器进行平行移动，以将所述末端执行器移动到第二辅助位置，以及控制所述相机在所述末端执行器移动至每个第二辅助位置时进行拍照，得到包含所述标定物的辅助图像；其中，所述第二辅助位置为使得所述标定物位于所述相机的视场内的位置；
[0011]利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及所述平移标定矩阵，确定多个虚拟坐标；其中，所述虚拟坐标为所述末端执行器位于所述第一辅助位置时、所述标定物在相机坐标系下的像素坐标；
[0012]对所述多个虚拟坐标以及所述末端执行器位于各个第一辅助位置的物理坐标进行关于旋转中心的拟合处理，得到机构旋转中心；
[0013]利用所述机构旋转中心以及所述平移标定矩阵，确定所述相机对应的标定结果。
[0014]可选的，所述利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及所述平移标定矩阵，确定多个虚拟坐标，包括：
[0015]利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标；其中，在相机静止的情况下，所述中间矩阵为所述平移标定矩阵，在相机运动的情况下，所述中间矩阵为对所述平移标定矩阵进行修正处理得到的广义标定矩阵，所述修正处理用于将所述平移标定矩阵转换为：表征旋转后的相机坐标系与物理坐标系之间的变换关系的广义标定矩阵，所述旋转后的相机坐标系为所述相机在跟随所述运动机构经过旋转移动后所形成的相机坐标系。
[0016]可选的，所述机构旋转中心包括：在相机坐标系下的像素旋转中心和在物理坐标系下的物理旋转中心；
[0017]所述利用所述机构旋转中心以及所述平移标定矩阵，确定所述相机对应的标定结果，包括：
[0018]利用所述像素旋转中心，对所述平移标定矩阵进行归一化处理，得到所述相机对应的标定结果；其中，所述归一化处理用于将所述平移标定矩阵转换为在将所述运动机构对应的物理坐标系的原点平移至所述物理旋转中心处时的矩阵。
[0019]可选的，所述利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标，包括：
[0020]按照平移变换等式，利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标；
[0021]其中，所述平移变换等式为基于平面欧式变换原理得到的等式、且用于表征所述辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于所述第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标、所述中间矩阵以及所述虚拟坐标之间的变换关系。
[0022]可选的，所述平移变换等式在相机静止的情况下为：M*
′‑
M*P＝W1‑
W2，所述平移变换等式在相机运动的情况下为：M
t
*P
′‑
M
t
*P＝W2‑
W1；
[0023]其中，M为作为所述中间矩阵的平移标定矩阵，P为所述辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标，P
′
为所述虚拟坐标，W1为所述末端执行器位于所述第一辅助位置的物理坐标，W2为所述末端执行器位于所述第二辅助位置的物理坐标，M
t
为作为所述中间矩阵的广义标定矩阵。
[0024]可选的，所述对所述平移标定矩阵进行修正处理的方式，包括：
[0025]利用所述末端执行器进行旋转移动的旋转角度以及射影变换等式，对所述平移标定矩阵进行修正，得到广义标定矩阵；其中，所述射影变换等式为基于射影变换原理得到的等式、且用于表征所述末端执行器进行旋转移动的旋转角度、所述平移标定矩阵以及所述广义标定矩阵之间的变换关系。
[0026]可选的，所述射影变换等式为：其中，θ表征所述末端执行器进行旋转移动的旋转角度，T
x
和T
y
为所述末端执行器从所述第一辅助位置平行移动至所述第二辅助位置的位移量，M
t
为作为所述中间矩阵的广义标定矩阵，M为作为所述中间矩阵的平移标定矩阵。
[0027]可选的，所述利用所述像素旋转中心，对所述平移标定矩阵进行归一化处理，包括：
[0028]利用等式M*C＝0，将所述平移标定矩阵中的平移分量以所述像素旋转中心与所述末端执行器进行旋转移动的旋转角度进行表征；其中，为所述像素旋转中心的坐标，M为所述平移标定矩阵。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机标定的方法，其特征在于，应用于控制设备，所述方法包括：基于对运动机构的末端执行器进行多次指定平行移动的方式，构建相机对应的平移标定矩阵；其中，所述多次指定平行移动使得标定物在所述相机的视场内进行多次平行移动；控制所述末端执行器进行多次旋转移动以使得所述末端执行器到达多个第一辅助位置；其中，所述第一辅助位置为使得所述标定物位于所述相机的视场外的位置；在每次达到第一辅助位置时，控制所述末端执行器进行平行移动，以将所述末端执行器移动到第二辅助位置，以及控制所述相机在所述末端执行器移动至每个第二辅助位置时进行拍照，得到包含所述标定物的辅助图像；其中，所述第二辅助位置为使得所述标定物位于所述相机的视场内的位置；利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及所述平移标定矩阵，确定多个虚拟坐标；其中，所述虚拟坐标为所述末端执行器位于所述第一辅助位置时、所述标定物在相机坐标系下的像素坐标；对所述多个虚拟坐标以及所述末端执行器位于各个第一辅助位置的物理坐标进行关于旋转中心的拟合处理，得到机构旋转中心；利用所述机构旋转中心以及所述平移标定矩阵，确定所述相机对应的标定结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及所述平移标定矩阵，确定多个虚拟坐标，包括：利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标；其中，在相机静止的情况下，所述中间矩阵为所述平移标定矩阵，在相机运动的情况下，所述中间矩阵为对所述平移标定矩阵进行修正处理得到的广义标定矩阵，所述修正处理用于将所述平移标定矩阵转换为：表征旋转后的相机坐标系与物理坐标系之间的变换关系的广义标定矩阵，所述旋转后的相机坐标系为所述相机在跟随所述运动机构经过旋转移动后所形成的相机坐标系。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机构旋转中心包括：在相机坐标系下的像素旋转中心和在物理坐标系下的物理旋转中心；所述利用所述机构旋转中心以及所述平移标定矩阵，确定所述相机对应的标定结果，包括：利用所述像素旋转中心，对所述平移标定矩阵进行归一化处理，得到所述相机对应的标定结果；其中，所述归一化处理用于将所述平移标定矩阵转换为在将所述运动机构对应的物理坐标系的原点平移至所述物理旋转中心处时的矩阵。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标，包括：按照平移变换等式，利用各个辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于各个第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标，以及中间矩阵，确定多个虚拟坐标；其中，所述平移变换等式为基于平面欧式变换原理得到的等式、且用于表征所述辅助图
像中的关于所述标定物的像素坐标、所述末端执行器位于所述第一辅助位置和第二辅助位置的物理坐标、所述中间矩阵以及所述虚拟坐标之间的变换关系。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述平移变换等式在相机静止的情况下为：M*p
′‑
M*P＝W1‑
W2，所述平移变换等式在相机运动的情况下为：M
t
*P
′‑
M
t
*P＝W2‑
W1；其中，M为作为所述中间矩阵的平移标定矩阵，P为所述辅助图像中的关于所述标定物的像素坐标，P
′
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱松，皮富涛，
申请(专利权)人：杭州海康机器人股份有限公司，
类型：发明
国别省市：