[發明專利]一種基于平面靶標組合的大視場相機標定方法

有效

• 申請號: 201911389366.1
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111179357B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發明（設計）人: 崔海華;田威;張小迪;廖文和;張益華
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 蘇一幟

本發明實施例公開了一種基于平面靶標組合的大視場相機標定方法，涉及視覺測量技術領域，能夠解決視場標定過程中，大型靶標使用不便、可操作性低的問題。本發明包括：在改變視場中放置的各個靶標的位置和角度后，獲取標定圖像；利用各個靶標平面相對于相機成像平面的單應性變換矩陣，對各個靶標平面相對于基準靶標平面進行單應性變換，得到各個靶標的虛擬特征點坐標，其中，基準靶標所在平面為所述基準靶標平面，每一個靶標對應一個靶標平面；利用所述虛擬特征點坐標構造虛擬靶標，并在修正各個靶標上的特征點的重投影誤差后，獲取相機標定參數。本發明適用于視場標定過程。

技術領域

本發明涉及視覺測量技術領域，尤其涉及一種基于平面靶標組合的大視場相機標定方法。

背景技術

在視覺測量技術的發展過程中，目前主要通過視覺測量模型來描述三維場景信息與二維圖像信息之間的坐標關系。實現在具體儀器上，視覺測量模型的參數對應的就是相機參數。在實際應用過程中，視覺測量模型的參數的標定精度，直接影響測量系統的測量精度與效率。

在大視場測量系統標定的工況場景中，由于拍攝畫面較大，成像畸變嚴重。若采用傳統的張氏標定方法，雖然在理論上可以獲得較高的標定精度，但實際操作中需要保證標定靶標盡可能覆蓋整個視場范圍。

但由于常規平面靶標的加工尺寸和制造精度的限制，以至于往往不能滿足全場標定的需求，而大型高精度靶標在制造、攜帶、維護等方面又存在諸多困難。因此雖然張氏標定方法在理論上有諸多優點，還需要突破大視場視覺測量中的技術問題，從而才能實現較為優異的工程應用效果。

發明內容

本發明的實施例提供一種基于平面靶標組合的大視場相機標定方法，能夠解決視場標定過程中，大型靶標使用不便、可操作性低的問題。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

在改變視場中放置的各個靶標的位置和角度后，獲取標定圖像；

利用各個靶標平面相對于相機成像平面的單應性變換矩陣，對各個靶標平面相對于基準靶標平面進行單應性變換，得到各個靶標的虛擬特征點坐標，其中，基準靶標所在平面為所述基準靶標平面，每一個靶標對應一個靶標平面；利用所述虛擬特征點坐標構造虛擬靶標，并在修正各個靶標上的特征點的重投影誤差后，獲取相機標定參數。

具體的，所述在改變視場中放置的各個靶標的位置和角度后，獲取標定圖像，包括：在每一個變動周期中，分別改變一次所述視場中放置的各個靶標的位置和角度，并獲取標定圖像，重復n次變動周期，得到n幅標定圖像，其中，在變動周期開始前，所述視場中的各個靶標為自由放置，n為正整數，n大于10。

具體的，所述利用各個靶標平面相對于相機成像平面的單應性變換矩陣，對各個靶標平面相對于基準靶標平面進行單應性變換，得到各個靶標的虛擬特征點坐標，包括：選取所述視場中放置的第一靶標作為基準靶標，所述第一靶標所在平面為所述基準靶標平面；獲得所述第一靶標之外所有靶標的特征點在基準靶標平面的虛擬特征點坐標。

本實施例針對傳統標定方法的缺陷和問題，提出一種基于平面靶標組合的大視場相機標定方法，利用平面單應性變換將視場中小型靶標組合為一個大型靶標，解決了大型靶標加工困難、使用不便等問題，同時不需要限制各個小型靶標之間的位置關系，提高了大視場標定的可操作性。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發明實施例提供的方法流程示意圖；

圖2為本發明實施例提供的標定靶標結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的基于平面單應性變換的大型靶標構造示意圖；