[發明專利]用于雙目攝像機標定的標定板及其標定方法和標定系統

在審

• 申請號: 201710092438.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106887023A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 唐榮富;周劍;龍學軍
• 申請（專利權）人: 成都通甲優博科技有限責任公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 李朝虎

技術領域

本發明涉及計算機視覺技術領域技術，具體涉及攝像機的標定。

背景技術

三維重建是從攝像機獲取的二維圖像信息出發，計算出物體的三維位置、形狀等幾何信息，并由此重建和識別場景中的物體。三維重建的關鍵是獲取二維圖像上的點與空間物體表面某點的三維幾何位置的相對應關系。而這種對應關系是由攝像機成像的幾何模型決定的，這些模型的參數稱為攝像機參數，這些參數包括攝像機本身的內部參數和攝像機與攝像機之間的外部參數。計算這些參數的過程稱為攝像機標定。

目前，在計算機視覺和攝影測量領域已經提出了多種攝像機標定方法，其中包括基于特定的實驗條件如形狀、尺寸已知的標定參照物求取攝像機模型參數的傳統攝像機標定方法，也有不依賴于標定參照物，僅利用攝像機在運動過程中周圍環境的圖像與圖像之間的對應關系對攝像機進行標定的攝像機標定方法。傳統的使用標定參照物如標定模板的方法獲得了較廣泛的應用，其中典型的有Tsai的兩步法，這種方法求解精度較高，但是僅僅考慮了徑向畸變，對于切向畸變較大的場合就不再適用。在此基礎上，張正友提出了基于平面標定板的標定方法，該方法只需利用對平面棋盤格模板在不同拍攝的一組圖像即可進行標定，但是，如果這種標定方法要有高的標定精度，就需要制作高平面度的標定板，而高平面度的標定板制作困難，成本較高。這些傳統的方法由于在拍攝和標定的過程中一直需要使用標定參照物，因而給拍攝操作以及標定方法的使用帶來很大的不方便。

在計算機視覺和攝影測量廣泛應用和迅速發展的今天，圖像的極線校正、深度圖/視差圖的獲取、自由視頻的插值生成等都要用到攝像機內外參數，因此，如何快速、有效對攝像機進行標定是一個必須解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是解決現有攝像機標定方法技術中存在的高精度標定參照物制作困難成本高、操作復雜繁瑣、標定精度不夠高等不足問題，目的在于提供用于雙目攝像機標定的標定板及雙目攝像機標定方法。

本發明通過下述技術方案實現：

用于雙目攝像機標定的標定板，包括用于接收分辨率信息、并根據分辨率輸出平面棋盤格圖像驅動信息的電子設備終端機，還包括用于接收平面棋盤格圖像驅動信息并顯示平面棋盤格圖像的顯示器。

標定板(Calibration Target)在機器視覺、圖像測量、攝影測量、三維重建等應用中，為校正鏡頭畸變；確定物理尺寸和像素間的換算關系；以及確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，需要建立攝像機成像的幾何模型。通過攝像機拍攝帶有固定間距圖案陣列平板、經過標定算法的計算，可以得出攝像機的幾何模型，從而得到高精度的測量和重建結果。而帶有固定間距圖案陣列的平板就是標定板。常見的有實心圓陣列圖案和國際象棋盤圖案的標定板，這些標定板都是采用平面度很高的基板，并在基板上設置所需要的圖案。由于圖案精度、基板平面度要求很高，往往一個標定板的成本非常昂貴，且整個制作困難成本高、且這種標定板的標定操作復雜繁瑣、標定精度不夠高等不足問題。

本發明與現有標定板最大的不同在于：采用電子設備驅動顯示器來顯示圖案，必如采用PC主機獲取PC顯示器的分辨率，根據分辨率制作與之對應的棋盤格圖像，并將棋盤格圖像顯示出來作為標定板。根據不同分辨率的顯示器制作與之相應的棋盤格圖像，使得PC能夠顯示出足夠清晰的標定棋盤格，提高標定精度。這種方法可以使得顯示器盡可能的顯示很多的棋盤格，以提高標定精度，而傳統的標定板，棋盤格的數量僅有幾種規格，要提高棋盤格數量必須要定制，且制作成本較高，且每一套標定系統所需要的標定板也會有所不同，因此每變化一套標定系統則需要設計對應的標定板，因此，這個標定周期則會大大增長，為了適應這些要求，本發明利用電子設備終端機和顯示器配合，第一，可以快速形成并能按照預定要求顯示棋盤格的顯示器，第二，制作成本低，第三，可以利用顯示器顯示不同的亮度的棋盤格的標定板，從而使用不同光線條件下的標定環境，使得標定圖像受關線影響的情況降低，通過上述的標定板，可以以低成本高精度的方式為標定系統提供對應需求的標定板。

本發明根據不同分辨率的顯示器制作與之相應的棋盤格圖像，使得PC能夠顯示出足夠清晰的標定棋盤格，提高標定精度。由于本發明采用的是依據顯示器的分辨率來制作棋盤格圖像，其中顯示器的分辨率為矩形單元格，而棋盤格圖像也為矩形單元格，因此二者可以很好的對應設置，而傳統技術采用圓形標定板，無法與顯示器分辯率的矩形單元格簡單有效的對應起來，需要復雜的計算方法來實現，這就必然會導致精度下降。

采用棋盤格圖像與采用圓形圖像的差異：