[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

本發明基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置及定位方法，將形標定板放置于所有待標定相機的公共視野內，各待標定相機xyz_i分別對標定板XYZ_j拍攝圖像image_ij，利用Canny等算法提取輪廓得到初始輪廓組后，進行初步過濾，得到的值圖Image_ij計算網格特征建立無向圖、聚類分析、再次進行邊緣檢測和輪廓提取過濾、排序后計算歸一化世界坐標，不需要對圓點或圓環的大小、間距和數量等進行預先配置；算法中也無需嘗試自適應調整圖像閾值參數等，標定速度快；對于遮擋、標定板臟污、標定場景中存在相似標定板等魯棒性更強。

技術領域

本發明屬于光學圖像測量和機器視覺應用技術領域，具體涉及一種基于圓 形標定板的高魯棒性標定裝置及定位方法。

背景技術

相機標定是眾多機器視覺應用的第一步，由于系統應用精度基本取決于標 定結果的準確性，因此相機標定在機器視覺應用中起著舉足輕重的作用。

現有技術中常見的標定板類型大致可分為三類：棋盤格標定板、圓點/圓環 標定板和各種自定義形狀的標定板。其中特制的或者自定義形狀的標定板，如 ChArUco標定板和Kalibr標定板等，設計加工復雜會引起成本增加且適用性差； 棋盤格角點類標定板雖然易于定位、檢測精度較高而得以廣泛應用，但是容易 受到噪聲和模糊影響，關鍵是對于需要標定類似于投影儀的“逆小孔成像相機” 設備的系統(如結構光測量系統)由于棋盤格角點處存在黑白急劇變化，會造 成檢測精度下降；針對前述角點類標定板的缺點，行業內一般采用圓點或圓環 類標定板。

對于圓點或圓環標定板的檢測，現有方法通常包含以下幾種方法。一種是 OpenCV開源庫采用的方法，這種方法對整幅圖像進行循環二值化操作并提取輪 廓，然后根據用戶的配置，對輪廓面積、圓點個數和圓度等進行過濾，最后通 過聚類分析的方法找出距離最近的、且符合用戶配置數量的圓點作為檢測結果， 這種方法需要用戶配置參數、自動化程度低，需要循環二值化、輪廓檢測等操 作，檢測速度低，并且沒有定向功能所以不適用于多設備標定，當標定板存在 部分遮擋等情況時也會檢測失敗。

其它方法如高健等人的名為“一種投影儀標定方法”的專利(申請號CN201710293985.5)中采用了自制的圓點標定板，將圓點按照半徑分為三類， 用于確定圓點數量和定向，雖然這種方法在標定板一定程度上可以減少用戶配 置難度，但依然不能解決標定板遮擋、臟污、相似物干擾等情況下檢測失敗的 問題，并且在標定板相對于相機成像平面切斜角度較大時三類圓點區分檢測難 度增大也可能造成檢測失敗。

又如陳輝等人的名為“攝像機標定板、標定方法以及攝像機”的專利(申 請號CN201811526921.6)中對標定板的邊界尺寸、圓點間距和大小等進行了約 束，以提高標定板檢測的魯棒性，但這也增加了標定板的設計制造成本，并且 也需要用戶預先參數配置以減少臟污和相似干擾物等影響。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明目的在于提供一種能夠對多設 備同時標定，檢測速度快，檢測效果好，防止遮擋、臟污、相似物干擾，成本 低廉，操作方便的基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置及定位方法。

本發明所采用的技術方案為：

一種基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置，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。

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。

一種使用上述基于圓形標定板的高魯棒性標定裝置定位方法，包括以下步 驟：