一种基于实心圆特征点的相机标定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于实心圆特征点的相机标定方法及系统，属于机器视觉领域。本发明专利技术首先采集标定板的多个不同位姿的图像，然后对标定板的上的多个大实心圆按照大实心圆之间的圆心间距的大小进行从大到小的排序，再根据排序后的大实心圆的圆心坐标和椭圆的中心坐标计算第一透视投影变换矩阵，然后根据第一投影变换矩阵得到待标定相机的内、外参数，以实现待标定相机的标定。由于使用排序后的大实心圆来得到特征点，提升点位质量与匹配准确，显著的提高了标定参数的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于实心圆特征点的相机标定方法及系统，属于机器视觉领域。

技术介绍

1、随着传感技术、光学技术、计算机技术、计算几何技术和图像处理技术的快速发展，相机标定作为计算机视觉领域的关键技术，在众多领域广泛应用。通过相机标定矫正镜头引起的图像畸变，使相机尽可能的拍摄出真实还原的图像，另外，相机标定作为预处理，为后期基于二维图像处理任务和三维视觉任务提供保障，在工业和商业产出应用方面备受欢迎。

2、经典的相机标定系统包括一台相机，一台电脑，一张标靶，一张带夹具的工作台，一台采集软件。相机的镜头是一个凸透镜，物体的光经过凸透镜被感光器件捕获，利用凸透镜，光圈，快门调节进光量，通过光电转换，将光信号转化成电信号，进而转化成图像。

3、然而在对相机标定的过程中，特征点的精度影响了相机的内、外参数的准确性，从而影响了相机标定的质量。且相机标定会受到镜头非线性畸变引起的标定参数非线性化，限制了相机的标定速度，而传统的相机标定主要利用最优化算法求解标定参数，算法复杂度高，标定速度慢。

技术实现思路...

【技术保护点】

1.一种基于实心圆特征点的相机标定方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集通过待标定相机拍摄的标定板的多个不同位姿的图像，所述标定板包含实心圆，所述实心圆包含多个半径相同的大实心圆和多个半径相同的小实心圆，横竖相邻实心圆的圆心间距相等；2)在世界坐标系下，采集实心圆的圆心坐标，对多个大实心圆进行排序，排完序后的多个大实心圆的第一顺位为多个大实心圆中的任意一个，其他顺位对应的大实心圆为与上一顺位对应的大实心圆的圆心间距最大的大实心圆；3)在图像坐标系下，采集图像中与多个大实心圆对应的椭圆的中心坐标；根据排序后多个大实心圆的圆心坐标和与排序后的多个大实心圆对应的椭圆的中心坐标，计算得到第一透...

【技术特征摘要】

1.一种基于实心圆特征点的相机标定方法，其特征在于，包括如下步骤：1)采集通过待标定相机拍摄的标定板的多个不同位姿的图像，所述标定板包含实心圆，所述实心圆包含多个半径相同的大实心圆和多个半径相同的小实心圆，横竖相邻实心圆的圆心间距相等；2)在世界坐标系下，采集实心圆的圆心坐标，对多个大实心圆进行排序，排完序后的多个大实心圆的第一顺位为多个大实心圆中的任意一个，其他顺位对应的大实心圆为与上一顺位对应的大实心圆的圆心间距最大的大实心圆；3)在图像坐标系下，采集图像中与多个大实心圆对应的椭圆的中心坐标；根据排序后多个大实心圆的圆心坐标和与排序后的多个大实心圆对应的椭圆的中心坐标，计算得到第一透视投影变换矩阵；4)根据所述第一透视投影变换矩阵得到包括待标定相机的内、外参数的标定参数，以实现待标定相机的标定。

2.根据权利要求1所述的基于实心圆特征点的相机标定方法，其特征在于，在所述步骤4)中，根据所述第一透视投影变换矩阵将多个小实心圆在世界坐标系下的圆心坐标映射到图像上，从而得到在图像坐标系下的与多个小实心圆对应的椭圆的中心坐标；根据世界坐标系下实心圆的圆心坐标和图像坐标系下的与实心圆对应的椭圆的中心坐标，计算得到第二透视投影变换矩阵；根据所述第二透视投影变换矩阵，得到每个椭圆在两个不同方向上对应的两个消隐点；针对每个椭圆的每个消隐点，根据过该消隐点的分别位于对应椭圆的两侧的两个切线和该椭圆对应的椭圆方程，得到两个切点，建立过所述两个切点连线的连线方程，从而得到过该椭圆的两个连线方程，联立所述两个连线方程，得到交点坐标，将所述交点坐标作为特征点坐标；根据所有特征点坐标计算待标定相机的内、外参数，以实现待标定相机的标定。

3.根据权利要求1所述的基于实心圆特征点的相机标定方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆辉，赵奎斌，王彩红，张梦雅，吕鹏涛，王金辉，梁义涛，吕磊，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：