[發明專利]一種基于能量生長的單目相機全自動標定方法

在審

• 申請號: 201910498769.3
• 申請日: 2019-06-10
• 公開（公告）號: CN110223356A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 于興虎;歐陽毅
• 申請（專利權）人: 于興虎
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 吳偉文

本發明涉及攝影測量學領域，公開了一種基于能量生長的單目相機全自動標定方法，本發明解決了傳統標定算法采集標定數據麻煩，耗費人力等問題，通過提取視野中的多個棋盤格，可以實現采集一幀圖像即可得到相機標定結果的效果；本發明不需要不需要提前指定棋盤格數目與尺寸，其魯棒性好，可以檢測一個圖片里包含多張棋盤的情況，搭建好平臺后，最終標定結果準確，相比人工采集標定數據更為穩定可靠。

技術領域

本發明涉及攝影測量學領域，特別是一種基于能量生長的單目相機全自動標定方法。

背景技術

隨著計算機圖像處理技術的不斷發展，與工業生產水平的不斷提高，視覺相機在生產與生活中的應用越來越廣泛，可以說視覺信息的獲取極大地豐富了計算機與機器人對于外界環境的感知。通過相機所采集的視覺圖像信息，可以實現目標物體的檢測，以及對周圍環境的感知。但是在我們利用相機所采集的視覺信息的同時，都會不可避免地面臨著一個問題：相機內參的獲取。相機標定說是計算機視覺與機器視覺的基礎，在圖像測量過程以及機器視覺應用中，為確定空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應點之間的相互關系，必須建立相機成像的幾何模型，這些幾何模型參數就是相機參數。相機標定的目標是我們找一個合適的數學模型，求出這個模型的參數，這樣我們能夠近似這個三維到二維的過程，我們用簡單的數學模型來表達復雜的成像過程，并且求出成像的反過程。標定之后的相機，可以進行三維場景的重建，即深度的感知，這是計算機視覺的一大分支。在大多數條件下這些參數必須通過實驗與計算才能得到，這個求解參數的過程就稱之為相機標定(或攝像機標定)。無論是在圖像測量或者機器視覺應用中，相機參數的標定都是非常關鍵的環節，其標定結果的精度及算法的穩定性直接影響相機工作產生結果的準確性。基于相機模型，通過相機內參，我們可以得到二維平面像素坐標和三維世界坐標的關系，這樣我們才能更為有效地利用視覺信息。

對于相機標定算法的探究，前人已經做了很多工作。最為經典的是1998年張正友教授提出的單平面棋盤格的攝像機標定方法，該方法即為通常所說的張氏標定法。文中提出的方法介于傳統標定法和自標定法之間，但克服了傳統標定法需要的高精度標定物的缺點，而僅需使用一個打印出來的棋盤格就可以。同時也相對于自標定而言，提高了精度，便于操作。因此張氏標定法被廣泛應用于計算機視覺方面。在利用該標定算法的標定過程中，需要采集多個不同姿態的棋盤格的圖像數據，通過選定棋盤格的四個角點來確定棋盤格的平面，然后提取棋盤格內的特征點，通過計算單應矩陣來實現相機內參的求解，即完成相機的標定工作。考慮最終標定結果的優化，需要適量增加一些冗余的約束條件，所以最終的標定過程中，一般要采集10到15張不同姿態的棋盤格的數據才能得到較為良好的標定效果。后人在張正友標定算法的基礎上進行了一定的改進，目前針對單目相機的標定方法有很多，且OpenCV與MATLAB均有對應的相機標定算法。

但是對于現有的相機標定算法，都需要采集多個標定板的數據才能完成標定工作，而對于所采集的標定數據其姿態也需要有著較大的差異，現有的各種標定算法標定數據采集需要投入大量的人力來完成。在工業生產過程中，當遇到大量的相機標定工作時，標定數據的采集極大地影響了標定過程的效率，且對于最后的標定結果的精度也有著影響。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于能量生長的單目相機全自動標定方法，通過該方法僅需要采集一幀圖像數據，即可得到標定結果。該方法實現了相機的全自動標定流程，中間不需要任何的人工參與，且由于所搭建的圖像標定環境固定，最終標定結果精度高。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明公開了一種基于能量生長的單目相機全自動標定方法，標定方法包括了以下步驟：

S1、采集含有多個不同姿態的棋盤格的目標圖像；

S2、提取目標圖像中的特征點，定位棋盤格的位置，通過檢測圖像相似度與極大值抑制來對圖像角點進行篩選，得到干凈角點數據；