[發明專利]一種多自由度可動視覺系統的標定方法

有效

• 申請號: 201811141453.0
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109360243B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 王開放;楊冬冬;張曉林
• 申請（專利權）人: 安徽愛觀視覺科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明提出了一種多自由度可動視覺系統的標定方法，在攝像部件前方放置標定模板，轉動攝像部件各個運動自由度，使用攝像部件記錄下若干包含標定模板特征的圖像，同時記錄下獲取相應圖像時的各個運動自由度的位置信息，使用計算部件計算出攝像部件與各個運動自由度的標定結果。所述可動視覺系統包括攝像部件、計算部件、控制部件。本發明具有良好的計算實時性，可通過各個運動自由度的位置信息進行計算，實時獲取攝像部件位置變化的參數信息，并可以解決因機械加工組裝所造成的與理論設計存在的誤差問題，具有廣泛應用前景。

技術領域

本發明涉及一種視覺系統的標定方法，特別涉及多自由度可動視覺系統的標定方法。

背景技術

多自由度視覺系統應用廣泛，其結構特征是具有多個運動自由度的視覺系統，例如常見的手持增穩相機或者四旋翼航拍攝像機，一般是三個旋轉自由度結合一個相機模塊，相機模塊可以受三個旋轉自由度控制發生轉動，或者如街頭可見的PTZ監控相機，有兩個自由度的運動和可變焦的相機，實現跟蹤或者大視場角的監控。此類應用場景往往不需要已知相機與基座之間的精確相對位置關系，但是對于例如在末端安裝有視覺模塊的機器手臂，往往由于需要精密操作，是需要精確已知基座與視覺模塊間精確的相對位置關系。

影響可動視覺系統的攝像元件與基座的精確位置獲取主要有兩大問題，一是在任意自由度發生運動后如何得到攝像元件的位置變化，還有一個問題就是受限于現有機械加工水平以及安裝工藝的限制，無法保證各個運動自由度機械轉軸嚴格精準的按照設計要求運動，同時攝像部件與機械轉軸的相對位置也難以保證，這就給直接計算可動視覺系統的攝像元件與基座的精確位置帶來了很大的困難。

發明內容

為克服現有技術存在的問題，本發明提出了一種多自由度可動視覺系統的標定方法，通過事先標定出攝像元件與基座是如何受各個自由度運動影響的，來實現在多自由度可動視覺系統的實際使用過程中獲取攝像元件與基座的精確相對位置。

本發明提及的一種多自由度可動視覺系統的標定方法，其中，所述多自由度可動視覺系統包括：攝像部件，所述攝像部件包括至少一個可獲取連續圖像的攝像元件；所述攝像部件有至少一個運動自由度且安裝于基座；每個所述運動自由度安裝有可獲取轉動或平移信息的位置獲取裝置；計算部件，所述計算部件可計算處理圖像信息以及各個運動自由度的運動信息；控制部件，所述控制部件可控制各個運動自由度的運動；所述標定方法包括：在所述攝像元件前方放置標定模板，驅動攝像元件在各個運動自由度下運動，使用攝像元件記錄下若干包含標定模板特征的圖像，同時記錄下獲取相應圖像時的各個運動自由度的位置信息，使用計算部件計算出攝像元件與各個運動自由度的標定結果。

可選的，所述攝像部件例如可以是由一個電機串著一個電機，末端帶有一個攝像元件，從而通過相串聯的電機提供多個運動自由度，針對每個運動自由度主要是獲取各自的轉角信息，當然，對于采用線性馬達并通過馬達輸出的平移來產生轉動的情況，還可以獲取平移信息。

可選的，所述標定方法具體包括以下步驟：1)記錄基準位置處各運動自由度的位置信息；2)在攝像部件前方放置標定模板，依次使各個運動自由度發生若干次改變，分別采集圖像與各運動自由度的位置信息；3)利用采集的圖像與各運動自由度的位置信息使用標定算法計算出各運動自由度的標定結果。

完成標定過程后獲得標定結果(包括基準位置信息、各運動自由度標定結果)，在實際應用中，結合獲取的視覺系統各運動自由度位置信息，即可獲取當前位置攝像元件相對于基準位置處的旋轉平移關系。

在一具體實施方案中，本發明標定方法包括如下步驟：

(1)基準信息確定與獲取：選擇任意一個位置作為基準位置，記錄下基準位置處各運動自由度位置信息{θ_Ia}，a＝1…N，N為視覺系統運動自由度數目，a代表運動自由度序號，按照各個運動自由度連接順序依次編號。