相机的标定产测一体化方法技术

本申请实施例涉及机器视觉技术领域，公开了一种相机的标定产测一体化方法

【技术实现步骤摘要】
相机的标定产测一体化方法、系统、电子设备和存储介质


[0001]本申请实施例涉及机器视觉
，特别涉及一种相机的标定产测一体化方法
、
系统
、
电子设备和存储介质
。

技术介绍

[0002]机器视觉
中最具活力的技术分支当属深度感知技术，而散斑结构光技术则是深度感知技术中的重要部分
。
散斑结构光技术作为最常见主动式立体视觉的技术，其在人脸识别
、
自动驾驶
、
安防监控等领域都有着广泛应用
。
散斑结构光相机由散斑投射器
、
红外传感器以及其它部件组成，散斑投射器向物体投射伪随机散斑，红外传感器负责捕获场景图，处理芯片基于场景图和预先存储的参考图进行匹配，得到视差信息，再进行深度解算，便能获取场景的深度信息
。
[0003]散斑结构光相机作为精密设备，在出厂之前需要进行标定
、
生产测试等一系列工序
。
标定工序一般包括相机参数标定
、
参考图标定等
。
在相机标定完成后，需要对相机进行生产测试，用以确保相机能够正确工作
。
然而，对于某些应用场景来说，现行的标定工序和生产测试工序存在着无法免除但实际又不需要的步骤，这使得标定效率和生产测试效率较低，成本较高
。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种相机的标定产测一体化方法
、
系统
、
电子设备和存储介质，实现了相机标定和生产测试的一体化，在降低相机标定和生产测试的成本的同时，大大提升了相机标定和生产测试的效率
。
[0005]为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种相机的标定产测一体化方法，包括以下步骤：根据目标相机对预设的测试板拍摄得到的真实散斑图和所述测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定所述测试板在相机坐标系下的第二特征信息；基于所述第二特征信息和若干个不同的组装误差生成若干个候选散斑图，并分别计算各所述候选散斑图与所述真实散斑图之间的匹配代价值；将所述匹配代价值最小的候选散斑图标定为所述目标相机的参考散斑图，并基于所述真实散斑图和所述参考散斑图对所述目标相机进行生产测试
。
[0006]本申请的实施例还提供了一种相机的标定产测一体化系统，包括：获取模块
、
变换模块
、
匹配模块
、
标定模块和生产测试模块；所述获取模块用于获取目标相机对预设的测试板拍摄得到的真实散斑图；所述变换模块用于根据所述真实散斑图和所述测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定所述测试板在相机坐标系下的第二特征信息；所述匹配模块用于基于所述第二特征信息和若干个不同的组装误差生成若干个候选散斑图，并分别计算各所述候选散斑图与所述真实散斑图之间的匹配代价值；所述标定模块用于将匹配代价值最小的候选散斑图标定为所述目标相机的参考散斑图；所述生产测试模块用于基于所述真实散斑图和所述参考散斑图对所述目标相机进行生产测试
。
[0007]本申请的实施例还提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的标定产测一体化方法
。
[0008]本申请的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的标定产测一体化方法
。
[0009]本申请的实施例提供的相机的标定产测一体化方法
、
系统
、
电子设备和存储介质，首先控制目标相机对预设的测试板进行拍摄得到真实散斑图，根据真实散斑图和测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定测试板在目标相机的相机坐标系下的第二特征信息，再基于第二特征信息和若干个不同的组装误差生成若干个候选散斑图，并分别计算各候选散斑图与真实散斑图之间的匹配代价值，随即将匹配代价值最小的候选散斑图标定为目标相机的参考散斑图，最后基于真实散斑图和参考散斑图对目标相机进行生产测试
。
考虑到对于一些应用场景而言，标定工序和生产测试工序存在着无法免除但实际又不需要的步骤，标定效率和生产测试效率较低
、
成本较高，而本申请的实施例将标定工序和生产测试工序合二为一，两道工序都基于预设的测试板进行，使用一个工位即可完成，实现了相机的标定产测一体化，为产线节省了一个工位的成本，同时，标定工序不需要额外的设备计算组装误差，而是通过模拟匹配的方式确定组装误差，大大提升了相机标定和生产测试的效率
。
[0010]另外，所述第一特征信息为所述测试板在世界坐标系下的形状函数，所述第二特征信息为所述测试板在相机坐标系下的形状函数，所述根据目标相机对预设的测试板拍摄得到的真实散斑图和所述测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定所述测试板在相机坐标系下的第二特征信息，包括：在所述真实散斑图中确定所述测试板的特征点对应的点，获得所述特征点在图像坐标系下的坐标；根据所述特征点在世界坐标系下的坐标
、
以及所述特征点在图像坐标系下的坐标，确定所述特征点在相机坐标系下的坐标；根据预设的成本函数
、
所述特征点在世界坐标系下的坐标和所述特征点在相机坐标系下的坐标，确定所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的刚性变换关系；根据所述刚性变换关系和所述测试板在世界坐标系下的形状函数，确定所述测试板在相机坐标系下的形状函数
。
测试板在世界坐标系下的形状函数是已知的测试板的固有信息，然而以相机光轴为基础建立的相机坐标系与世界坐标系不完全一致，存在一定的差异，这个差异即两个坐标系之间的刚性变换关系
。
测试板上设置有很多容易从真实散斑图中找到的特征点，借助特征点在图像坐标系下的坐标，就可以得到特征点在相机坐标系下的坐标，进而可以借助成本函数快速准确地确定两个坐标系之间的刚性变换关系
。
[0011]另外，所述特征点的数量至少为五个，所述根据所述特征点在世界坐标系下的坐标
、
以及所述特征点在图像坐标系下的坐标，确定所述特征点在相机坐标系下的坐标，包括：根据各所述特征点在世界坐标系下的坐标确定各所述特征点两两之间的实际距离；遍历各所述实际距离，根据当前实际距离
、
以及所述当前实际距离对应的两个特征点在图像坐标系下的坐标，建立所述当前实际距离对应的方程；其中，所述方程中的未知量包括所述目标相机的焦距
、
基线距离
、
所述当前实际距离对应的两个特征点在相机坐标系下的竖坐标；联立基于各所述实际距离建立的方程得到方程组并进行求解，解出所述目标相机的焦距
、
基线距离
、
以及各所述特征点在相机坐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种相机的标定产测一体化方法，其特征在于，包括：根据目标相机对预设的测试板拍摄得到的真实散斑图和所述测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定所述测试板在相机坐标系下的第二特征信息；基于所述第二特征信息和若干个不同的组装误差生成若干个候选散斑图，并分别计算各所述候选散斑图与所述真实散斑图之间的匹配代价值；将所述匹配代价值最小的候选散斑图标定为所述目标相机的参考散斑图，并基于所述真实散斑图和所述参考散斑图对所述目标相机进行生产测试
。2.
根据权利要求1所述的相机的标定产测一体化方法，其特征在于，所述第一特征信息为所述测试板在世界坐标系下的形状函数，所述第二特征信息为所述测试板在相机坐标系下的形状函数，所述根据目标相机对预设的测试板拍摄得到的真实散斑图和所述测试板在世界坐标系下的第一特征信息，确定所述测试板在相机坐标系下的第二特征信息，包括：在所述真实散斑图中确定所述测试板的特征点对应的点，获得所述特征点在图像坐标系下的坐标；根据所述特征点在世界坐标系下的坐标
、
以及所述特征点在图像坐标系下的坐标，确定所述特征点在相机坐标系下的坐标；根据预设的成本函数
、
所述特征点在世界坐标系下的坐标和所述特征点在相机坐标系下的坐标，确定所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的刚性变换关系；根据所述刚性变换关系和所述测试板在世界坐标系下的形状函数，确定所述测试板在相机坐标系下的形状函数
。3.
根据权利要求2所述的相机的标定产测一体化方法，其特征在于，所述特征点的数量至少为五个，所述根据所述特征点在世界坐标系下的坐标
、
以及所述特征点在图像坐标系下的坐标，确定所述特征点在相机坐标系下的坐标，包括：根据各所述特征点在世界坐标系下的坐标确定各所述特征点两两之间的实际距离；遍历各所述实际距离，根据当前实际距离
、
以及所述当前实际距离对应的两个特征点在图像坐标系下的坐标，建立所述当前实际距离对应的方程；其中，所述方程中的未知量包括所述目标相机的焦距
、
基线距离
、
所述当前实际距离对应的两个特征点在相机坐标系下的竖坐标；联立基于各所述实际距离建立的方程得到方程组并进行求解，解出所述目标相机的焦距
、
基线距离
、
以及各所述特征点在相机坐标系下的竖坐标
。4.
根据权利要求3所述的相机的标定产测一体化方法，其特征在于，所述根据当前实际距离
、
以及所述当前实际距离对应的两个特征点在图像坐标系下的坐标，建立所述当前实际距离对应的方程，通过以下公式实现：其中，
d
为所述当前实际距离，
(u1,v1)
为所述当前实际距离对应的两个特征点中第一个特征点在图像坐标系下的坐标，
(u2,v2)
为所述当前实际距离对应的两个特征点中第二个特征点在图像坐标系下的坐标，
(fx,fy)
为所述焦距，
(cx,cy)
为所述基线距离，
c1为所述当前实际距离对应的两个特征点中第一个特征点在相机坐标系下的竖坐标，
c2为所述当前实际
距离对应的两个特征点中第二个特征点在相机坐标系下的竖坐标
。5.
根据权利要求2至4中任一项所述的相机的标定产测一体化方法，其特征在于，所述根据预设的成本函数
、
所述特征点在世界坐标系下的坐标和所述特征点在相机坐标系下的坐标，确定所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的刚性变换关系，通过以下公式实现：其中，
cost
表示所述预设的成本函数，
(a
i
,b
i
,c
i
)
表示所述特征点在相机坐标系下的坐标，
(x
i
,y
i
,z
i
)
表示所述特征点在世界坐标系下的坐标，
[R,t]
表示所述相机坐标系与所述世界坐标系之间的刚性变换关系
。6.
根据权利要求1至4中任一项所述的相机的标定产测一体化方法，其特征在于，所述分别计算各所述候选散斑图与所述真实散斑图之间的匹配代价值，包括：遍历各所述候选散斑图，在所述真实散斑图中任意选择一个基准散斑点和一个基准衍射级次，并在当前候选散斑图中确定所述基准散斑点对应的散斑点的坐标；根据所述基准散斑点的坐标
、
所述基准散斑点在所述当前候选散斑图中对应的散斑点的坐标
、
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东洋，曹天宇，付贤强，朱海涛，户磊，
申请(专利权)人：安徽的卢深视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：