[發明專利]一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法

有效

• 申請號: 202110129321.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112862897B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李中偉;鐘凱;王沛
• 申請（專利權）人: 武漢惟景三維科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

本發明提出了一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法。包括：獲取相位移編碼圓圖案，并采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，根據該圖像獲取亞像素坐標；根據該亞像素坐標計算單目相機的初始參數，根據該初始參數構建單目相機逆向投影誤差最小的單目目標函數，并根據該目標函數計算單目相機的內部參數；根據該內部參數構建雙目系統逆向投影誤差最小的雙目目標函數，并根據該雙目目標函數計算相機的系統參數。本發明通過對相機標定進行分步優化，在已知標靶的空間位置信息，以減小三角測量的不確定性，并在后續優化過程中保持標靶的空間位置信息不變，增加約束條件從而使結果更好更快的收斂。

技術領域

本發明涉及相機標定領域技術領域，尤其涉及一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法。

背景技術

相機標定是三維測量的重要步驟，目前廣泛使用的是張正友標定法，然而該方法應用于大范圍場景的相機標定時，需要制造高精度的大型標靶，且需要擺放多幅標靶姿態，現場實施難度大、效率低。為解決該問題，有學者提出在離焦狀態下標定相機，使用顯示器顯示相位移條紋作為標靶，其可以實現離焦狀態下標靶特征點的獲取，無需制造高精度的大型標靶；但是其后的標靶步驟仍采用張正友標定法，沒有解決需要轉換相機視角或者移動標靶姿態的問題，且每個相機視角下均需拍攝多幅標定圖像，操作較為繁瑣，極大的限制了相機標定的速度，之后有學者提出顯示器顯示相位移編碼圓作為標靶，通過橢圓擬合獲得相位移圓心作為特征點，該方法將每個相機視角下拍攝的標定圖像減少至3幅；但是其仍然需要轉換相機視角，至少在3個不同的相機視角下采集標定圖像，對于大范圍場景的標定，這仍有一定的局限性且標定效率有待進一步提升，所以亟需一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法，能夠提升標定效率。

上述內容僅用于輔助理解本發明的技術方案，并不代表承認上述內容是現有技術。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法，旨在解決現有技術無法提高相機的標定效率的技術問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一方面，本發明提供了一種基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法，所述基于相位移編碼圓的相機離焦狀態下的快速標定方法包括以下步驟：

S1，獲取相位移編碼圓圖案，并采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，根據該圖像獲取亞像素坐標；

S2，根據該亞像素坐標計算單目相機的初始參數，根據該初始參數構建單目相機逆向投影誤差最小的單目目標函數，并根據該目標函數計算單目相機的內部參數；

S3，根據該內部參數構建雙目系統逆向投影誤差最小的雙目目標函數，并根據該雙目目標函數計算相機的系統參數。

在以上技術方案的基礎上，優選的，步驟S1中，獲取相位移編碼圓圖案，并采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，根據該圖像獲取亞像素坐標，還包括以下步驟，獲取相位移編碼圓圖案以及相機的狀態，當該相機狀態處于離焦狀態時，通過該相機采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，并通過相位計算和橢圓擬合從該圖像中獲取特征點精確的亞像素坐標。

在以上技術方案的基礎上，優選的，通過該相機采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，并通過相位計算和橢圓擬合從該圖像中獲取特征點精確的亞像素坐標，還包括以下步驟，通過該相機采集該相位移編碼圓圖案對應的圖像，并橢圓擬合從該圖像中獲取圓心像素，通過線性插值從該圓心像素中獲取對應圓心的亞像素坐標作為特征點精確的亞像素坐標。