[發明專利]一種相機標定方法和裝置

有效

• 申請號: 202011020170.8
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112419421B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 包騰飛;舒小頌;李揚濤;楊晨蕾;張靜纓;朱征;胡雨菡;龔健
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 錢玲玲

1.一種相機標定方法，其特征在于，包括如下步驟：

獲取由合成隨機散斑圖制成的三維標定物的標定圖像；

在三維標定物的隨機散斑圖上選取控制點，并在標定圖像上選取與所述控制點相對應的匹配點；

構建控制點的空間三維坐標和匹配點的像素坐標之間的對應函數關系；

求解對應函數關系，獲得相機的標定參數；

隨機散斑圖的合成方法包括：

根據隨機散斑產生的原理，基于Matlab編程模擬，生成隨機散斑圖；

獲取標定圖像的方法包括：

調整左側隨機散斑圖和/或右側隨機散斑圖相對底面隨機散斑圖的位置；

利用相機獲取不同位置時三維標定物的標定圖像；

利用相機獲取不同位置時三維標定物的標定圖像的方法包括：

選擇合適的相機機位，并調整左側隨機散斑圖和右側隨機散斑圖的平面，然后拍攝多組標定照片；

根據左右兩端轉動夾角α和β，確定隨機散斑圖的平面坐標與空間三維坐標的對應關系，其中α表示為左側隨機散斑圖和底面隨機散斑圖的夾角，β表示右側隨機散斑圖和底面隨機散斑圖的夾角。

2.根據權利要求1所述的相機標定方法，其特征在于，所述三維標定物包括底面隨機散斑圖、左側隨機散斑圖和右側隨機散斑圖；

所述底面隨機散斑圖固定設置，所述左側隨機散斑圖和所述右側隨機散斑圖分別垂直于所述底面隨機散斑圖且能夠相對所述底面隨機散斑圖偏轉移動。

3.根據權利要求2所述的相機標定方法，其特征在于，所述底面隨機散斑圖、左側隨機散斑圖和右側隨機散斑圖均為正方形，所述左側隨機散斑圖和所述右側隨機散斑圖通過邊相交于過所述底面隨機散斑圖頂點且垂直于所述底面隨機散斑圖的軸線，且以所述軸線為中心相對所述底面隨機散斑圖偏轉移動。

4.根據權利要求3所述的相機標定方法，其特征在于，獲取標定圖像的方法包括如下步驟：

調整所述左側隨機散斑圖和/或右側隨機散斑圖相對所述底面隨機散斑圖的位置；

利用相機獲取經位置調整的三維標定物的標定圖像。

5.根據權利要求3所述的相機標定方法，其特征在于，選取相對應的控制點和匹配點的方法包括如下步驟：

在底面隨機散斑圖上隨機地定義一個控制點；

根據數字圖像相關法，以所述控制點為中心建立一個正方形；

在標定圖像上確定一個與所述正方形相對應的變形區域；

選定變形區域的中心為與控制點相對應的匹配點。

6.根據權利要求5所述的相機標定方法，其特征在于，確定相對應的變形區域的方法包括如下步驟：

通過粒子群優化算法在標定圖像的像素坐標中進行全局搜索；

以變形區域四邊形的頂點坐標作為模型輸入，以變形區域與正方形的相似度作為適應度；

基于適應度的迭代計算，得到相對應的變形區域的頂點坐標，確定相對應的變形區域。

7.根據權利要求6所述的相機標定方法，其特征在于，通過數字圖像相關法中的ZNSSD標準來確定變形區域與正方形的相似度，所述ZNSSD標準表示為：

式中，T表示像素大小為[-M,M]*[-M,M]，以控制點P為中心的未變形正方形區域，i、j分別取值[-M,M],M為正整數，其中表示正方形區域內某一像素點Q在未變形前的空間像素坐標，表示該像素點Q的灰度值，表示該正方形區域內所有像素點的平均灰度值，T′表示該正方形區域發生變形之后的變形區域，表示該像素點Q變形之后的空間像素坐標，表示像素點Q在變形后的灰度值，為變形區域內所有像素點的平均灰度值。

8.根據權利要求1所述的相機標定方法，其特征在于，通過最大似然估計的非線性優化方法對所述對應函數關系進行求解優化，獲取相機的標定參數。