[發(fā)明專利]攝像機(jī)標(biāo)定板、標(biāo)定方法以及攝像機(jī)

在審

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• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109829948A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳輝;邱文勝;陳鵬宇
• 申請（專利權(quán)）人: 昂納自動化技術(shù)（深圳）有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 深圳市瑞方達(dá)知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44314
• 代理人: 郭方偉;王少虹

本發(fā)明涉及一種攝像機(jī)標(biāo)定板、標(biāo)定方法以及攝像機(jī)。本發(fā)明采用不同尺寸的圓形標(biāo)志點(diǎn)，以基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為基準(zhǔn)進(jìn)行檢測。該標(biāo)定方法包括：對攝像機(jī)采集的標(biāo)定板圖像進(jìn)行邊緣提取，得到每個(gè)圓點(diǎn)的邊緣輪廓；對每個(gè)圓點(diǎn)的邊緣輪廓進(jìn)行橢圓擬合，得到每個(gè)圓點(diǎn)對應(yīng)的擬合橢圓；根據(jù)擬合橢圓之間的大小與位置關(guān)系，定位出基準(zhǔn)橢圓；以基準(zhǔn)橢圓為種子點(diǎn)，完成所有標(biāo)志點(diǎn)的排序，得到一一對應(yīng)的圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)；利用圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)，完成攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定計(jì)算。通過實(shí)施本發(fā)明，在標(biāo)定過程中，標(biāo)定板放置靈活，只需保證基準(zhǔn)圓點(diǎn)位于視野內(nèi)，提供點(diǎn)間距，不需要提供標(biāo)定板標(biāo)志點(diǎn)的行列數(shù)，即可完成攝像機(jī)的標(biāo)定，有效提升標(biāo)定的魯棒性與精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及攝像機(jī)標(biāo)定領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種攝像機(jī)標(biāo)定板、標(biāo)定方法以及攝像機(jī)。

背景技術(shù)

在機(jī)器視覺應(yīng)用中，攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，尤其是視覺測量應(yīng)用中，其標(biāo)定精度直接影響了整個(gè)測量系統(tǒng)的精度。攝像機(jī)標(biāo)定需要用到特殊結(jié)構(gòu)的標(biāo)定板，從而提取精確的點(diǎn)線特征。目前，現(xiàn)有技術(shù)中標(biāo)定板主要分兩種：棋盤格標(biāo)定板與圓點(diǎn)型標(biāo)定板。其中棋盤格標(biāo)定板通過定位棋盤格角點(diǎn)來獲取點(diǎn)特征，為了確保角點(diǎn)的提取精度，通常要求較高的成像質(zhì)量。圓點(diǎn)型標(biāo)定板通過定位圓點(diǎn)中心來獲取點(diǎn)特征，通過亞像素邊緣、橢圓擬合等方法，可以得到高精度的位置信息。此外，標(biāo)定板根據(jù)是否帶有基準(zhǔn)可以分為帶基準(zhǔn)、不帶基準(zhǔn)兩種。

進(jìn)一步，現(xiàn)有技術(shù)通常采用以前兩種方式進(jìn)行標(biāo)定：

方式一：OpenCV標(biāo)定板及相應(yīng)特征檢測算法。OpenCV標(biāo)定板屬于不帶基準(zhǔn)棋盤格標(biāo)定板，如圖1所示。該標(biāo)定板由特定行列數(shù)量的棋盤格組成，棋盤格角點(diǎn)即為該標(biāo)定板的特征信息。一般檢測步驟為：(1)角點(diǎn)檢測；(2)按照事先指定順序排序。OpenCV標(biāo)定板及相應(yīng)特征檢測算法的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)定板結(jié)構(gòu)簡單，算法簡單易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是標(biāo)定板不帶基準(zhǔn)，需要手動指定基準(zhǔn)，使用不便；且標(biāo)定板特征點(diǎn)為角點(diǎn)，采用灰度或邊緣信息定位，定位精度不高。

方式二：Halcon標(biāo)定板及相應(yīng)特征檢測算法。Halcon標(biāo)定板屬于帶基準(zhǔn)圓點(diǎn)型標(biāo)定板，如圖2所示。該標(biāo)定板由特定行列數(shù)量的圓點(diǎn)與圓點(diǎn)的外邊框組成，圓點(diǎn)的中心即為該標(biāo)定板的特征信息，邊框上的小三角包含了該標(biāo)定板的方位信息。一般檢測步驟為：(1)標(biāo)定板區(qū)域檢測；(2)標(biāo)定板圓點(diǎn)檢測，即邊緣檢測+橢圓擬合；(3)利用區(qū)域計(jì)算出基準(zhǔn)點(diǎn)，按照基準(zhǔn)點(diǎn)對圓點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行排序。Halcon標(biāo)定板及相應(yīng)特征檢測算法的優(yōu)點(diǎn)是標(biāo)定板帶基準(zhǔn)，使用方便；且標(biāo)定板特征點(diǎn)為圓形標(biāo)志點(diǎn)，采用橢圓擬合中心定位，定位精度高。缺點(diǎn)是定位基準(zhǔn)在邊框上，標(biāo)定板需要完全位于視野內(nèi)；且相應(yīng)算法要求標(biāo)志點(diǎn)需要?jiǎng)偤猛耆珯z測出，不能適應(yīng)缺點(diǎn)或者雜點(diǎn)的情況，魯棒性不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種攝像機(jī)標(biāo)定板、標(biāo)定方法以及攝像機(jī)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種攝像機(jī)標(biāo)定板，包括多個(gè)圓點(diǎn)，所述圓點(diǎn)分為基準(zhǔn)圓點(diǎn)和參考圓點(diǎn)；

所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)和所述參考圓點(diǎn)呈棋盤狀排列，所有行之間平行，所有列之間平行，所有行和所有列相互垂直；其中每行中相鄰圓點(diǎn)的間距相等，每列中相鄰圓點(diǎn)的間距相等，且每行中相鄰圓點(diǎn)的間距等于每列中相鄰圓點(diǎn)的間距。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的攝像機(jī)標(biāo)定板，所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)排列形成直角坐標(biāo)系，其中一所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為直角坐標(biāo)系的原點(diǎn)，與所述原點(diǎn)相鄰的一所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為直角坐標(biāo)系的x軸，與所述原點(diǎn)相鄰的一所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為直角坐標(biāo)系的y軸；

在所述x軸的負(fù)半軸上設(shè)置一所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為方向標(biāo)定點(diǎn)，或在所述y軸的負(fù)半軸上設(shè)置一所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)作為方向標(biāo)定點(diǎn)。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述的攝像機(jī)標(biāo)定板，每行中相鄰圓點(diǎn)的間距為d，則

所述基準(zhǔn)圓點(diǎn)的直徑d_l＝d/2；

所述參考圓點(diǎn)的直徑d_s＝d/4。