[發明專利]基于雙目立體視覺的空間坐標系標定系統和方法

有效

• 申請號: 201611238659.6
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106709955B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 歐陽健飛
• 申請（專利權）人: 天津眾陽科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種雙目立體視覺的空間坐標系標定系統，其特征在于，該系統包括依序連接的待標定的雙目立體視覺系統模塊(101)、標定板(102)、滑軌模塊(103)、特征點識別模塊(104)、雙目坐標計算模塊(105)以及坐標系轉換關系計算模塊(106)；所述待標定的雙目立體視覺系統模塊(101)由光軸互相平行的兩個攝像頭組成；所述滑軌模塊(103)由滑軌和支架組成，支架用來固定標定板(102)，所述標定板(102)在滑軌上移動；所述標定板(102)采用黑白相間的棋盤格組成的平板；其中：

待標定的雙目立體視覺系統模塊(101)，用于獲得左/右雙目采集的標定板圖像；

標定板(102)，用于對雙目系統進行標定；

特征點識別模塊(104)，用于在待標定的雙目立體視覺系統模塊(101)的左/右雙目采集圖像中識別出特征點；

雙目坐標計算模塊(105)，用于接收所述特征點識別模塊(103)發送的特征點數據，并計算這些點在雙目坐標系下的坐標值；

坐標系轉換關系計算模塊(106)，用于計算特征點在所求目標坐標系和雙目系統坐標系兩個坐標系的轉換關系；

其中，所述雙目坐標計算模塊根據從標定板移動之前和之后雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭采集的圖像上識別出的各個特征點的像素坐標值，依據視差原理計算出標定板移動之前和移動之后每個特征點相對于雙目坐標系的坐標值，具體為：

其中T_x為雙目攝像頭中兩攝像頭距離，c_x和c'_x分別為雙目攝像頭中兩攝像頭光軸與成像平面交點在圖像中的橫坐標，f為攝像頭焦距，d為視差，即特征點在雙目系統中兩個攝像頭所成圖像的橫坐標之差，c_y為雙目攝像頭中兩攝像頭光軸與成像平面交點在圖像中的縱坐標；每個特征點相對于雙目坐標系的坐標值的計算，在標定板移動移動之前和移動之后，雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭同時采集多張圖像形成多組左/右圖像對，并且在這些圖像對上識別特征點并計算其相對于雙目坐標系的坐標值形成每個特征點的多組坐標值，通過對每個特征點的多組坐標值取平均，得到每個特征點的實際坐標值。

2.一種雙目立體視覺的空間坐標系標定方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟(1)、將標定板安裝在滑軌上中，并于目標坐標系中將滑軌固定；

步驟(2)、將標定板移動到滑軌一端并固定；

步驟(3)、精確測量標定板中每個特征點相對于目標坐標系的坐標值；

步驟(4)、利用待標定的雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭采集圖像；

步驟(5)、將標定板移動到滑軌另一端并固定；

步驟(6)、再次精確測量標定板中每個特征點相對于“目標坐標系”的坐標值；

步驟(7)、再次利用待標定的雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭采集的標定板圖像；

步驟(8)、利用特征點識別模塊識別標定板移動之前和移動之后雙目立體視覺系統模塊采集圖像中的特征點；

步驟(9)、利用雙目坐標計算模塊，根據上述的特征點，計算標定板中每個特征點在標定板移動之前和移動之后相對于“雙目坐標系”的坐標值，其具體為：

步驟(91)、雙目坐標計算模塊根據從標定板移動之前和之后雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭采集的圖像上識別出的各個特征點的像素坐標值，依據視差原理計算出標定板移動之前和移動之后每個特征點相對于雙目坐標系的坐標值，具體為：

其中T_x為雙目攝像頭中兩攝像頭距離，c_x和c'_x分別為雙目攝像頭中兩攝像頭光軸與成像平面交點在圖像中的橫坐標，f為攝像頭焦距，d為視差，即特征點在雙目系統中兩個攝像頭所成圖像的橫坐標之差，c_y為雙目攝像頭中兩攝像頭光軸與成像平面交點在圖像中的縱坐標；

步驟(92)、每個特征點相對于雙目坐標系的坐標值的計算，在標定板移動移動之前和移動之后，雙目立體視覺系統模塊的左/右攝像頭同時采集多張圖像形成多組左/右圖像對，并且在這些圖像對上識別特征點并計算其相對于雙目坐標系的坐標值形成每個特征點的多組坐標值，通過對每個特征點的多組坐標值取平均，得到每個特征點的實際坐標值；

步驟(10)、利用坐標系轉換關系計算模塊，根據標定板中每個特征點，在標定板移動之前和移動之后相對于雙目坐標系和目標坐標系的坐標值，計算出雙目坐標系和目標坐標系這兩個坐標系的轉換關系。