本申请公开了一种基于辅助相机的线阵相机标定方法及相关装置，方法包括：对辅助相机进行标定，将已标定的辅助相机与待标定的线阵相机刚性组合并安装到运动平台上，将棋盘格标定板放置在组合相机的成像区域内；通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量；通过运动向量和动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标；通过多个配准点在辅助相机坐标系下的坐标拟合线阵相机成像平面在辅助相机坐标系下的方程式；基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵，提高了线阵相机标定精度。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及相机标定，尤其涉及一种基于辅助相机的线阵相机标定方法及相关装置。
技术介绍
1、在光学测量领域中，相机标定是一个关键步骤，旨在确定相机的内部参数（如焦距、光心位置等）以及外部参数（如旋转矩阵和平移向量），以实现高精度的三维测量和定位。线阵相机作为一种常见的工业相机，由于其结构特点，其标定过程具有一定的特殊性。现有的线阵相机标定方法通常基于一维标定物，通过获取不同角度下的图像来估计相机的参数。然而，这些方法往往受到标定物制作精度、图像采集条件等因素的影响，难以达到高精度的标定结果。
技术实现思路
1、本申请提供了一种基于辅助相机的线阵相机标定方法及相关装置，用于提高线阵相机的标定精度。
2、有鉴于此，本申请第一方面提供了一种基于辅助相机的线阵相机标定方法，包括：
3、对辅助相机进行标定，将已标定的辅助相机与待标定的线阵相机刚性组合并安装到运动平台上，将棋盘格标定板放置在组合相机的成像区域内；
4、通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量；
5、通过所述运动向量和所述动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标；
6、通过多个配准点在辅助相机坐标系下的坐标拟合线阵相机成像平面在辅助相机坐标系下的方程式；
7、基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵。
8、可选的，所述通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量，包括：
9、获取辅助相机在初始位置拍摄的标定板图像，驱动运动平台使得组合相机沿直线运动预置距离，使得线阵相机获取目标行数的动态扫描图像，并获取辅助相机在运动的结束位置的标定板图像；
10、基于辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像，采用n点透视单目视觉定位方法计算辅助相机在初始位置的外参数以及结束位置的外参数；
11、根据辅助相机在初始位置的外参数、结束位置的外参数以及所述目标行数计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量。
12、可选的，所述通过所述运动向量和所述动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标，包括：
13、通过所述运动向量、配准点在动态扫描图像中的亚像素坐标以及动态扫描图像中棋盘格角点的亚像素坐标计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标。
14、可选的，基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵，包括：
15、利用刚性变换中旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型将辅助相机坐标系下的配准点的坐标变换到线阵相机坐标系下，再将线阵相机坐标系下的配准点的坐标变换到像素坐标系下，得到中间关系式；
16、从所述中间关系式中分离已知参数，得到未知参数关系式；
17、根据线阵相机成像平面在辅助相机坐标系下的方程式获取线阵相机成像平面的单位法向量，基于所述单位法向量和所述未知参数关系式求解得到线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵。
18、可选的，所述方法还包括：
19、根据线阵相机的镜头畸变模型和最小二乘优化原理，建立相机参数优化模型；
20、通过求解所述相机参数优化模型，得到线阵相机的参数修正量；
21、通过所述参数修正量修正线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵，得到线阵相机的优化后内参数以及优化后刚性变换矩阵。
22、本申请第二方面提供了一种基于辅助相机的线阵相机标定装置，包括：
23、组合单元，用于对辅助相机进行标定，将已标定的辅助相机与待标定的线阵相机刚性组合并安装到运动平台上，将棋盘格标定板放置在组合相机的成像区域内；
24、第一计算单元，用于通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量；
25、第二计算单元，用于通过所述运动向量和所述动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标；
26、拟合单元，用于通过多个配准点在辅助相机坐标系下的坐标拟合线阵相机成像平面在辅助相机坐标系下的方程式；
27、第三计算单元，用于基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵。
28、可选的，所述第一计算单元，具体用于：
29、获取辅助相机在初始位置拍摄的标定板图像，驱动运动平台使得组合相机沿直线运动预置距离，使得线阵相机获取目标行数的动态扫描图像，并获取辅助相机在运动的结束位置的标定板图像；
30、基于辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像，采用n点透视单目视觉定位方法计算辅助相机在初始位置的外参数以及结束位置的外参数；
31、根据辅助相机在初始位置的外参数、结束位置的外参数以及所述目标行数计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量。
32、可选的，所述第二计算单元，具体用于：
33、通过所述运动向量、配准点在动态扫描图像中的亚像素坐标以及动态扫描图像中棋盘格角点的亚像素坐标计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标。
34、本申请第三方面提供了一种电子设备，所述设备包括处理器以及存储器；
35、所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
36、所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面任一种所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法。
37、本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现第一方面任一种所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法。
38、从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
39、本申请提供了一种基于辅助相机的线阵相机标定方法，包括：对辅助相机进行标定，将已标定的辅助相机与待标定的线阵相机刚性组合并安装到运动平台上，将棋盘格标定板放置在组合相机的成像区域内；通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量；通过运动向量和动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标；通过多个配准点在辅助相机坐标系下的坐标拟合线阵相机成像平面在辅助相机坐标系下的方程式；基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵。
40、本申请中，利用已标定的辅助相机刚性组合待标定的线阵相机，在运动平台上进行高精度标定，基于辅助相机标定线阵相机参数，不仅减少了标定时所需的图像数量，而本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，所述通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量，包括：
3.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，所述通过所述运动向量和所述动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标，包括：
4.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵，包括：
5.根据权利要求4所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，所述方法还包括：
6.一种基于辅助相机的线阵相机标定装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的基于辅助相机的线阵相机标定装置，其特征在于，所述第一计算单元，具体用于：
8.根据权利要求6所述的基于辅助相机的线阵相机标定装置，其特征在于，所述第二计算单元，具体用于：
9.一种电子设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器；
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法。
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【技术特征摘要】
1.一种基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，所述通过驱动运动平台获取辅助相机在初始位置、结束位置拍摄的标定板图像和线阵相机的动态扫描图像，并计算组合相机在辅助相机坐标系下的运动向量，包括：
3.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，所述通过所述运动向量和所述动态扫描图像计算配准点在辅助相机坐标系下的坐标，包括：
4.根据权利要求1所述的基于辅助相机的线阵相机标定方法，其特征在于，基于旋转矩阵的性质和线阵相机成像模型计算线阵相机的内参数以及辅助相机与线阵相机之间的刚性变换矩阵，包括：
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【专利技术属性】
技术研发人员：高健，郑锦辉，郑卓鋆，张揽宇，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：
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