[發明專利]用于攝像機標定的同心圓光柵和契形光柵標靶

無效

• 申請號: 201110361272.0
• 申請日: 2011-11-15
• 公開（公告）號: CN102509298A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 蘇顯渝;薛俊鵬;曹益平;向立群;劉元坤;張啟燦;陳文靜
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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技術領域

本發明涉及的是計算機視覺領域，特別涉及一種用于攝像機標定的同心圓光柵和契形光柵標靶，通過標靶獲取空間點與計算機圖像像素點的對應關系，對攝像機進行標定的場合。

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背景技術

在計算機視覺領域中，攝像機標定是所有工作的第一步，對于以攝像機為主要測量設備的視覺測量系統來說，攝像機標定結果直接影響著視覺測量系統的精度。攝像機標定實際上是確定攝像機的內部參數和外部參數，內部參數為攝像機的幾何和光學特性，是攝像機的固有參數，不會因為攝像機位置變化等原因而改變；外部參數為攝像機坐標系相對于世界坐標系的位置關系，會因為攝像機位置變化等原因而發生變化。

攝像機標定大致分傳統標定方法和自標定方法，主要是根據已知尺寸和形狀的標靶進行標定。傳統攝像機標定方法常用的有三維標靶和二維平面標靶，由于二維標定靶的制作簡單、成本低廉等優點，Zhang(Z.?Zhang.?A?flexible?new?technique?for?camera?calibration[J].?Pattern?Analysis?and?Machine?Intelligence,?IEEE?Transactions?on,?2000,?22(11):1330~1334.)的基于2D平面標定法得到廣泛的應用。自1992年Hartley和Faugeras首次提出自標定以來，自標定方法以其簡單方便的快速標定優點成為計算機視覺領域的研究熱點之一。Meng(X.?Meng,?Z.?Hu.?A?new?easy?camera?calibration?technique?based?on?circular?points[J].?Pattern?Recognition,?2003,?36:1155~1164.)提出一種利用一個圓和過圓心的一系列直線進行攝像機標定的方法。Jun-Sik?Kim等在文獻(J.-S.?Kim.?A?Camera?Calibration?Method?using?Concentric?Circles?for?Vision?Applications?[J].?Proceedings?of?the?5th?Asian?Conference?on?Computer?Vision(ACCV),?2002.)中利用同心圓比圓提供更多的信息完成攝像機標定，因此標定結果更好。胡釗政等（胡釗政，談正.?一種基于二消失點的攝像機自標定新算法[J].?空間電子技術，2005,1:42~46.）提出一種利用正交方向消失點進行攝像機標定的方法。但是無論哪一種方法都是基于標靶上特征點信息的，即確定標靶上特征點的空間坐標和圖像坐標。在這些特征點的提取中無論是圓形靶、方形靶還是十字叉形靶特征點都容易受到圖像閾值、投影變換和畸變的影響。特征點作為標定數據，它的提取精度會最終影響標定結果。如何克服特征點提取精度易受其它因素的影響，用更高精度的特征點數據進行攝像機標定，這是一個計算機視覺領域的重要問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于攝像機標定的同心圓光柵和契形光柵，通過該標靶獲取高精度的標定數據，從而提高攝像機的標定精度。

為了上述發明目的，本發明采用的技術方案為：

步驟一：采用灰度調制的同心圓光柵和契形光柵將每個特征點的空間坐標編碼到特征圖像的相位信息中，制成相移光柵標靶。

同心圓光柵含有至少5個周期，契形光柵含有至少4個周期，使用正弦或者余弦灰度周期信號將空間特征點坐標信息調制編碼到相位信息中，構成相移光柵。使用計算機生成相移條紋圖像，直接由液晶顯示器或其他數字圖像顯示器顯示該光柵相移標靶。

步驟二：用攝像機對標靶從至少六個位置拍攝，獲得該標靶的相位圖；

步驟三：對獲得圖像利用N（N大于等于3）步相移法計算其截斷相位分布，求得零相位點作為特征點從而完成標定數據的獲取，利用基于正交消失點標定算法實現攝像機的精確標定。

對每個位置攝像機拍攝的同心圓光柵和契形光柵標靶相移圖像，分別通過N步相移計算其相位分布，將每個拍攝位置的同心圓光柵和契形光柵相位疊加，計算相位為零的點作為高精度的特征點標定數據。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明主要用于各種需要對攝像機進行標定的應用場合。利用本發明提出的同心圓光柵和契形光柵相位標靶及其特征點提取方法，可以得到高精度的標定數據，這樣即可采用適當的標定算法完成對攝像機的標定。該標靶和標定數據提取方法有以下優點：