[發明專利]基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置及定位方法

在審

• 申請號: 202110099590.8
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112767497A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 王朋
• 申請（專利權）人: 深慧視（深圳）科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/62;G06T7/66;G06T7/73;G06K9/62
• 代理公司: 成都頂峰專利事務所(普通合伙) 51224
• 代理人: 李通

1.一種基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置，其特征在于：包括有背景板和至少一個待標定相機，在背景板與待標定相機之間設置有圓形標定板、相似干擾物、臟斑污漬和遮擋物，圓形標定板、相似干擾物、臟斑污漬和遮擋物分別通過透明支撐桿固定支撐于背景板上，或者通過鋼絲懸吊于背景板上方；所述圓圓形標定板、相似干擾物、臟斑污漬和遮擋物位于所有待標定相機的公共視野范圍內。

2.根據權利要求1所述基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置，其特征在于：所述圓形標定板上設置有任意大小、任意數量、任意規則排列的圓點或者圓環。

3.一種根據權利要求1～2之一所述基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置的定位方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、將待標定相機標記為xyz_i(i＝1，2，3...，I，I≥1)；

S2、將所有待標定相機的公共視野標記為∩_iFOV_i，假設此時標定板位姿XYZ_j，標定板上各圓心在位姿XYZ_j中的坐標為其中表示標定板位姿XYZ_j相對于相機組{xyz_i}的轉換矩陣、P_k表示標定板上各圓心的世界坐標；

S3、各待標定相機xyz_i分別對標定板XYZ_j拍攝圖像一副圖像image_ij，假設各圖像分辨率為(w_i，h_i)，然后進行如下預處理：自適應閾值進行二值化得到黑白二值圖Image_ij，然后利用Canny等算法提取輪廓得到初始輪廓組{contour_ijl}，l＝1，2，3...，L_ij；

S4、對初始輪廓組進行進行初步過濾；

利用每一條輪廓contour_ijl計算輪廓面積Area_ijl、形狀系數Circularity_ijl以及Hu旋轉和縮放不變矩HuMoments_ijl：如果且且則保留該輪廓，否則刪除并將二值圖中該輪廓內的像素點p填充為白色：

Image_ij(p∈contour_ijl)＝255

上述判斷條件中和均表示閾值；

S5、利用上一步得到的二值圖Image_ij計算網格特征

S6、對求局部極大值點集E_ij表示當前網格特征中計算得到的極大值點的個數，E_ij≥3；

S7、將上一步得到的極值點作為頂點，建立無向圖其中表示兩個頂點之間的連線即邊，的構建規則如下：任意選取兩個頂點作為基準點，計算出兩者之間的像素距離，并以此距離作為基準距離；若極值點集中任一極值點到兩個基準點中任一點的距離都不大于基準距離，則連接兩個基準點形成一條無向的邊；得到E_ij-1條邊，即G_ij＝E_ij-1；

S8、將G_ij條邊按方向聚類分析分為兩類，各類分別計算均值作為參考向量，并表示成和

S9、對S4中的二值圖再次進行邊緣檢測和輪廓提取，將各輪廓中心作為頂點，重復S7，建立無向圖并利用參考和的向量長度和方向對無向圖的頂點和進行過濾；

S10、建立圓或圓環中心點圖像坐標與對應的物理坐標P_k之間的一一映射，即對無向圖的頂點進行排序；

S11、計算其它點相對于O_ij的世界坐標：

首先在無向圖中計算各點到O_ij點的、分別在基準方向u_ij和v_ij上的最小曼哈頓距離

其中和分別表示對應點在圖中的橫縱坐標；

然后計算到O_ij點的圖像像素距離并將其投影到基準方向u_ij和v_ij得到和如果則保留該點，否則刪除該點，此時e_ij≤k；

再對點集按和從小到大進行排序，并計算對應點的世界坐標

其中sign(·)表示符號函數、W和H分別表示標定板上水平和豎直方向上相鄰圓點或圓環點中心距；

S12、獲得圓或圓環中心點的圖像坐標以及對應的世界坐標

S13、進一步優化。