[發(fā)明專利]一種三維攝像頭的標(biāo)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811316387.6
• 申請(qǐng)日: 2018-11-07
• 公開（公告）號(hào): CN110880190A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭昊;張馳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州德沃智能系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 上海方本律師事務(wù)所 31269
• 代理人: 駱順耀;白楊

一種三維攝像頭的標(biāo)定方法，所述三維攝像頭用于計(jì)算待測(cè)物體的體積，該方法包括如下步驟：第一步驟，將待標(biāo)定的三維攝像頭定位；第二步驟，將標(biāo)定箱相對(duì)于所述三維攝像頭定位；第三步驟，通過所述三維攝像頭拍攝所述標(biāo)定箱的2D深度圖；第四步驟，將所述拍攝的2D深度圖借助于所述水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)角以及自有方程轉(zhuǎn)換為3D點(diǎn)云；第五步驟，由所述3D點(diǎn)云借助于特定算法獲取所述標(biāo)定箱的分別的長(zhǎng)、寬和高的計(jì)算值；第六步驟，將所述標(biāo)定箱已知的長(zhǎng)、寬和高與所述相應(yīng)的計(jì)算值進(jìn)行比較，如果其中任一項(xiàng)的偏差超過設(shè)定閾值，那么相應(yīng)地調(diào)整上述默認(rèn)已知的水平視場(chǎng)角和垂直視場(chǎng)角的大小之后由上述第三步驟開始重新執(zhí)行該方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三維攝像頭的標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

在物流領(lǐng)域中，通常涉及到包裹體積測(cè)量。目前常用的方法就是采用三維攝像頭實(shí)現(xiàn)這一目的，因此，體積測(cè)量的精度極大程度取決于三維攝像頭的標(biāo)定是否準(zhǔn)確。

采用三維攝像頭測(cè)量實(shí)際物體例如物流包裹的體積的過程，可以理解為，首先通過該三維攝像頭拍攝二維圖形，然后從拍攝到的二維圖像中得到三維的信息。為了獲得這個(gè)三維的信息，就需要尋找一個(gè)模型，由此可以結(jié)合二維圖像和該模型來還原三維信息，最后由還原的三維信息來計(jì)算出該物體的體積。在上述過程中，尋找上述模型的過程就是標(biāo)定。具體而言，不妨假設(shè)三維攝像頭所拍攝到的圖像與三維空間中的物體之間存在以下一種簡(jiǎn)單的線性關(guān)系:[像]＝M[物],這里，矩陣或向量M可以視為三維攝像頭成像的幾何模型。M中的參數(shù)表示三維攝像頭參數(shù)。通常，這些參數(shù)是要通過實(shí)驗(yàn)與計(jì)算來獲取。換言之，三維攝像頭標(biāo)定過程也可以理解為這個(gè)求解參數(shù)的過程。

目前，國(guó)際上工業(yè)界通用的三維攝像頭標(biāo)定方法是由微軟研究院的張正友在2000年提出的基于Checkerboard(棋盤格)的標(biāo)定方法。其一般的方法在于，將Checkerboard以不同距離、不同角度、不同位置放置在三維攝像頭前，然后由三維攝像頭分別拍攝Checkerboard的圖像。然后將這些所有的圖像導(dǎo)入Jean-Yves Bouguet的CameraCalibration Toolbox for Matlab，生成三維攝像頭的內(nèi)參或外參。其中內(nèi)參用于實(shí)現(xiàn)對(duì)三維攝像頭本身的標(biāo)定，以達(dá)到對(duì)三維攝像頭圖像做校準(zhǔn)的效果。雖然就目前而言，這種標(biāo)定方法的校準(zhǔn)效果還不錯(cuò)，然而其存在的缺點(diǎn)在于，標(biāo)定的速度非常緩慢。其主要原因在于，由于要將Checkerboard在不同位置、角度不斷變換的情況下往往需要操作者拍攝例如20幅以上的畫面才能實(shí)現(xiàn)最后的標(biāo)定，而這通常必須需要十幾分鐘到幾十分鐘不等。這么長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)于某些需要大批量的處理三維攝像頭標(biāo)定的情況是不能接受的。

其中在該過程中，Jean-Yves Bouguet的Camera Calibration Toolbox forMatlab需要確定用于三維攝像頭標(biāo)定的9個(gè)內(nèi)參，這些內(nèi)參包括：三維攝像頭自身的焦距和實(shí)際中心像素，即fx,fy,cx,cy，其中fx表示X軸上的焦距，fy表示Y軸上的焦距，cx表示X軸上的實(shí)際中心像素，以及cy表示Y軸上的實(shí)際中心像素。除了上述四個(gè)內(nèi)參之外，還包括三個(gè)關(guān)于徑向畸變的參數(shù)k1、k2和k3以及兩個(gè)關(guān)于切向畸變的參數(shù)p1和p2。其中由于在標(biāo)定過程中需要確定這9個(gè)內(nèi)參，也是需要較長(zhǎng)的時(shí)間的一個(gè)重要原因。

此外，文獻(xiàn)CN103185543A公開一種車載三維攝像頭的標(biāo)定方法。

此外，文獻(xiàn)CN106296703A還公開一種標(biāo)定板、三維攝像頭標(biāo)定方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明，提出一種用于標(biāo)定三維攝像頭的方法，利用該三維攝像頭可以計(jì)算待測(cè)物體例如待測(cè)包裹的體積，該方法包括如下步驟：

第一步驟，將待標(biāo)定的三維攝像頭定位，其中該三維攝像頭設(shè)定為具有默認(rèn)已知的水平視場(chǎng)角(hFOV)和垂直視場(chǎng)角(vFOV)；

第二步驟，將標(biāo)定箱相對(duì)于該三維攝像頭定位，其中該標(biāo)定箱可以構(gòu)成為具有標(biāo)準(zhǔn)形狀比如具有已知的長(zhǎng)a、寬b和高c的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體；