[發明專利]一種基于二維標定物的相機標定方法

有效

• 申請號: 201710284292.X
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107133986B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 張琴;伍世虔;蔣俊;鄒謎;張俊勇;余杭;陳鵬;楊超;徐正勤;魯陽;王建勛
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發明提出一種基于二維標定物的相機標定方法，在進行標定圖像優選的基礎上實現相機標定，包括準備平面標定板，用相機采集平面標定板每個角度的圖像，對每幅圖像進行角點提取，計算每幅圖像對應的單應性矩陣，初始化隨機抽取一致性的參數，從所有的單應性矩陣中隨機選取單應性矩陣，計算IAC，并判斷每幅圖像對應的單應性矩陣與IAC之間的距離，根據判斷得到內點集和內點數的總和，并進行局部優化；最后根據所有內點估計IAC，去除外點對應的圖像集，完成標定圖像優選；根據標定圖像優選結果進一步得到標定結果。本發明可以提升張正友二維平面的標定方法，獲得更穩定可靠的標定精度。

技術領域

本發明涉及相機標定技術領域，尤其涉及基于二維標定物的相機標定技術，具體涉及基于標定圖像優選的相機標定方法。

背景技術

相機標定技術指的是找到相機模型的參數。參數一般包含從場景到圖像的參數(內參)，以及從參考坐標系到相機坐標系的參數(外參)。另外還包含相機鏡頭由于制造誤差而產生的非線性畸變參數。相機標定的精確性直接影響著三維重建、視覺檢測和視覺導航的精度。有許多的學者對相機標定進行了研究，主要分為自標定和基于標定物的標定。自標定不用標定物，直接根據采集靜態場景的圖像上的對應點來標定相機，但它的對應點的提取精度有限，且有的場景沒有對應點，并且它沒有考慮鏡頭的畸變[2]，因此它的標定精度受限[1]。在精度要求高的場合常采用基于標定物的標定方法。

基于標定物的標定方法主要分為基于三維標定物和基于二維標定物的方法，基于三維標定物的方法需要坐標精確已知的三維標定物，它需要的設備很昂貴。應用最廣泛的是基于二維標定物的標定方法，最經典的是張正友的二維平面模板標定方法[3]。張正友的二維平面標定方法中需要采集多張不同視角的圖像來進行標定，標定的精度依賴于合適的視角[3](當標定板的角度和相機的成像平面的角度為45度時，標定精度會較高)、角點提取的精確性等。不同的圖像集會導致不同的標定精度。為了處理這個問題，[2]提出了用隨機抽取一致性[4](RANSAC)來剔除不可靠的圖像來達到更好的標定效果，但是由于標準的RANSAC有些缺點如下：(1)標準的RANSAC運行時間比理論上預測的更長[5]，(2)它假設從內點里面得到的模型是與所有內點一致的，這個假設通常不成立，因為內點有時候也會受噪聲的影響。因此RANSAC得到的內點數具有一定的隨機性，與理論上的內點不相同，所得到的模型當然也不和理論相同。

相關參考文獻：

[1]S.Bougnoux,“From projective to euclidean space under any practicalsituation,a criticism of self-calibration,”Proc.IEEE.International Conferenceon Computer Vision(ICCV 98),IEEE.CS Pess.Dec.1998,pp.790–796,doi:10.1109/ICCV.1998.710808.

[2]Y.Lv,J.Feng,Z.Li,W.Li and J.Cao.“A New Robust 2D CameraCalibration Method using RANSAC,”Optik-International Journal for Light andElectron Optics,vol.126,Dec.2015,pp.4910–4915.

[3]Z.Zhang,“A Flexible New Technique for Camera Calibration,”IEEETransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,vol.22,Dec.2000,pp.1330–1334,doi:10.1109/34.888718.