[發(fā)明專利]定焦雙目相機自標定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010713282.5
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111862236B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王磊;李嘉茂;朱冬晨;楊冬冬;張曉林
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F7/544
• 分類號: G06F7/544;G06T7/80;G06T5/00;G06T17/00;G06T7/33
• 代理公司: 上海泰博知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31451
• 代理人: 錢文斌

本發(fā)明提供一種定焦雙目相機自標定方法及系統(tǒng)，包括：1)獲取左右原始圖像；2)校正左右原始圖像；3)從左右校正圖像中提取特征點并匹配；4)統(tǒng)計左右圖像縱坐標偏差的平均值，若大于第一閾值則修正估計第一參數(shù)組，校準后再次比較，反復(fù)迭代修正，直至小于第一閾值；5)找到靜態(tài)物體；6)處于移動狀態(tài)時，追蹤靜態(tài)物體的視差及車輪運動信息；7)得到車輪運動距離與靜態(tài)物體的三維距離變化值的距離偏差，若大于第二閾值則修正估計第二參數(shù)組，重新計算，反復(fù)迭代校正，直至小于第二閾值，完成自標定。本發(fā)明利用實時圖像追蹤和車體運動信息，對外參進行優(yōu)化標定，完成圖像校正工作，為車體提供準確的三維識別數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，特別是涉及一種定焦雙目相機自標定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雙目傳感器作為可應(yīng)用于室外場景的立體相機，可以為機器人提供立體障礙物檢測功能，雙目相機通過對機器人前進方向的圖像分析識別可以計算視野內(nèi)障礙物的三維位置信息，為機器人的安全行駛提供保障。然而雙目相機在作為立體相機使用前，需要經(jīng)過嚴格的標定過程。

“SLAM-Based Self-Calibration of a Binocular Stereo Vision Rig inReal-Time”文章給出了基于Slam的非線性優(yōu)化求解雙目外參的方法，然而過多的變量可能會導(dǎo)致非線性優(yōu)化無法收斂。

CN 109313813 A專利提出了一種利用車體運動信息修正雙目外參的方法，但是僅僅考慮了偏航角的偏差，實際情況當(dāng)雙目相機受到外界環(huán)境影響導(dǎo)致位置變化時往往是伴隨著多種誤差在內(nèi)的。

因此，如何針對定焦雙目相機提出一種基于實時數(shù)據(jù)對外參進行優(yōu)化標定的方法以使得定焦雙目相機能提供準確的三維識別數(shù)據(jù)，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種定焦雙目相機自標定方法及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中外參在使用過程中受環(huán)境影響發(fā)生變化、非線性優(yōu)化無法收斂等問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種定焦雙目相機自標定方法，所述定焦雙目相機自標定方法至少包括：

1)分別從雙目相機的兩個圖像采集單元獲取左右原始圖像；

2)根據(jù)當(dāng)前第一參數(shù)組及第二參數(shù)組構(gòu)建雙目外參矩陣，對左右原始圖像進行校正，得到左右校正圖像；其中，第一參數(shù)組影響垂直方向視差，第二參數(shù)組影響水平方向視差；

3)從左右校正圖像中分別提取特征點，并對左右校正圖像中的特征點進行匹配得到匹配的特征點對，對誤匹配的特征點進行過濾；

4)統(tǒng)計各特征點對的左右圖像縱坐標偏差，若所述縱坐標偏差的平均值大于第一閾值則對所述第一參數(shù)組中至少一個參數(shù)進行修正估計，重新校準后再次與所述第一閾值比較，反復(fù)迭代修正，直至所述縱坐標偏差的平均值小于所述第一閾值，更新所述第一參數(shù)組；

5)對場景內(nèi)的物體進行分類，找到場景中的靜態(tài)物體；

6)所述雙目相機處于移動狀態(tài)時，基于處于所述靜態(tài)物體范圍內(nèi)的特征點對計算靜態(tài)物體的視差，并追蹤所述靜態(tài)物體的視差及車輪運動信息；

7)基于所述車輪運動信息得到車輪運動距離，基于所述靜態(tài)物體的視差得到靜態(tài)物體的三維距離變化值，比較車輪運動距離與靜態(tài)物體的三維距離變化值得到距離偏差，若所述距離偏差大于第二閾值則對所述第二參數(shù)組進行修正估計，并基于校準后的圖像重新計算靜態(tài)物體的三維距離，反復(fù)迭代校正，直至所述距離偏差小于所述第二閾值，更新所述第二參數(shù)組，完成對雙目相機參數(shù)的自標定。

可選地，所述第一參數(shù)組中的參數(shù)包括雙目相機的俯仰角偏差、翻滾角偏差、高度偏差及前后偏差。

更可選地，所述第二參數(shù)組中的參數(shù)包括雙目相機的偏航角偏差及基線長。