[發(fā)明專利]基于量子行為粒子群的雙目系統(tǒng)標定方法

有效

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• 申請日: 2019-03-22
• 公開（公告）號: CN109978957B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設計）人: 邵明偉;邵明祥;張慧
• 申請（專利權）人: 青島鑫慧銘視覺科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06N3/006;G06N10/00;G06V10/44
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 冷奎亨

本發(fā)明屬于計算機視覺領域，特別涉及一種基于量子行為粒子群的雙目系統(tǒng)標定方法。本發(fā)明將一種全局收斂算法，即基于量子行為的粒子群算法，引入雙目系統(tǒng)的標定計算中，通過選擇合適的代價函數(shù)，由平面靶標基于交比不變得到靶標上的特征點在兩個攝像機坐標系下的坐標，由其在兩個攝像機坐標系下的對應關系通過量子行為粒子群算法得到全局最優(yōu)的旋轉矩陣和平移矩陣。

技術領域

本發(fā)明屬于計算機視覺領域，特別涉及一種基于量子行為粒子群的雙目系統(tǒng)標定方法。

背景技術

雙目視覺傳感器主要由兩臺攝像機組成，以光學三角法為基礎，基于立體視差原理，完成公共視場內(nèi)的特征點、特征線等的三維測量。由于雙目視覺測量具有非接觸、速度快、系統(tǒng)柔性好、測量精度高等優(yōu)點，廣泛應用于三維模型重建、物體表面輪廓三維信息測量以及物體關鍵幾何參數(shù)測量等領域。

雙目視覺傳感器的測量模型參數(shù)的標定是雙目視覺傳感器能否應用成功的關鍵，主要包括攝像機內(nèi)部參數(shù)的標定和傳感器結構參數(shù)的標定。攝像機內(nèi)部參數(shù)不隨兩臺攝像機之間結構而改變，可以離線標定，而傳感器的結構參數(shù)則不同，容易受到安裝過程的影響，需要在線標定。

目前雙目視覺傳感器模型參數(shù)的標定方法主要有：①基于已知三維坐標的三維靶標法；②基于已知運動平面靶標法和基于未知運動平面靶標法；③基于未知運動一維靶標法。三維靶標法由于不同平面對光照的相互影響，只能在特定位置才能獲得高質(zhì)量標定圖像，且三維靶標加工難度大、制作成本高。已知運動平面靶標法，需要高精度移動導軌等輔助設備，標定過程較為復雜。基于未知運動平面靶標法，計算過程為求解非線性方程根的迭代過程，計算量大、計算過程復雜。基于未知運動一維靶標法，雖然精度較高、實現(xiàn)方便，但是求解過程需多次矩陣變換和非線性方程迭代求根，使得計算復雜性高、計算誤差大。現(xiàn)有標定方法，要不未給出標定精度，不要要求兩攝像機之間存在純平移關系。

發(fā)明內(nèi)容

雙目視覺測量系統(tǒng)中，攝像機之間的旋轉矩陣和平移矩陣的精度直接影響系統(tǒng)的測量精度，因此，精確的獲取兩攝像機之間的相對位置關系顯得尤為重要(通常稱為標定)。本發(fā)明將一種全局收斂算法，即基于量子行為的粒子群算法，引入雙目系統(tǒng)的標定計算中，通過選擇合適的代價函數(shù)，由平面靶標基于交比不變得到靶標上的特征點在兩個攝像機坐標系下的坐標，由其在兩個攝像機坐標系下的對應關系通過量子行為粒子群算法得到全局最優(yōu)的旋轉矩陣和平移矩陣。

一種基于量子行為粒子群的雙目系統(tǒng)標定方法，借助于兩個或兩個以上的左右設置在且用于拍攝同一物體的攝像機以及該物體所在的靶標；

該方法包括以下步驟：

步驟一，首先，分別建立左右攝像機坐標系以及左右圖像平面坐標系；然后，以左攝像機坐標系作為雙目視覺測量系統(tǒng)的全局坐標系，左攝像機圖像坐標系為全局坐標系的圖像平面坐標系；

步驟二，首先，在靶標平面上建立靶標世界坐標系O_W-X_WY_WZ_W；然后，根據(jù)圖像平面與靶標平面之間的關系，確定攝像機坐標系到靶標世界坐標系之間的關系；

步驟三，計算靶標特征點分別在左右攝像機坐標系下的坐標；

步驟四，根據(jù)代價函數(shù)以及步驟一到步驟三中的參數(shù)，由基于量子行為粒子群算法確定左右攝像機坐標系之間的最優(yōu)轉換關系，完成標定。

在步驟四中，基于量子行為的粒子群算法為全局收斂算法。

作為具體說明，基于量子行為粒子群的雙目系統(tǒng)標定方法，借助于兩個或兩個以上且左右設置且用于拍攝同一物體的攝像機以及該物體所在的棋盤格靶標；

該方法包括以下步驟：