[發(fā)明專利]一種相機內參的快速標定方法

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• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113066131A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發(fā)明（設計）人: 汪書興;劉松
• 申請（專利權）人: 蘇州東松光電科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 合肥匯融專利代理有限公司 34141
• 代理人: 張風雷

本發(fā)明公開了一種相機內參的快速標定方法。包括以下步驟S1：打印棋盤格標定圖樣并制備能夠從不同角度采集圖樣的立方體標定樣品；S2：通過相機采集依照步驟S1所制備的立方體標定圖樣的內部；S3：計算無畸變條件下的相機內參；S4：考慮相機畸變對相機內參進行優(yōu)化。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術的不足。

技術領域

本發(fā)明涉及相機技術領域，具體涉及一種相機內參的快速標定方法。

背景技術

相機的標定方法主要包括：傳統(tǒng)相機標定法、主動視覺相機標定法和相機自標定法。

傳統(tǒng)標定法適用于任意的相機模型，且具有較高的精度，但是需要標定物，算法也較為復雜。例如，Tsai兩步法先線性求得相機參數(shù)，再考慮畸變因素，最后通過非線性優(yōu)化得到相機參數(shù)。其優(yōu)勢在于速度快，但僅僅考慮了徑向畸變，對于畸變嚴重的相機并不適用。

傳統(tǒng)的張氏標定法使用二維棋盤標定板作為標定物，采集不同位姿下的圖像，提取角點坐標，通過單應矩陣計算出相機的內外參數(shù)初值，利用非線性最小二乘法估計畸變參數(shù)，最后通過極大似然估計對參數(shù)進行優(yōu)化。該方法操作簡單、精度較高，然而需要采集不同位姿的多張圖像。

主動視覺標定法主要通過主動控制相機做特定運動，在移動過程中拍攝多組圖像，依據(jù)圖像信息和位移變化求解相機參數(shù)。這種方法的優(yōu)勢在于不需要標定物，算法簡單且具有極高的魯棒性。然而精準的控制平臺設備昂貴，實施成本較高。

相機自標定法具有很強的靈活性，可以在線標定，但是精度較低，魯棒性差。例如，分層逐步標定法中，先對圖像序列做攝影重建，在重建的基礎上進行放射標定和歐式標定，通過非線性優(yōu)化算法得到相機內外參數(shù)。但是由于初始參數(shù)為模糊值，優(yōu)化算法的收斂性無法確定。

基于Kruppa的自標定法是通過二次曲線建立關于相機內藏的約束方程，至少使用三組圖像進行標定。但是圖像序列的長度會影響標定算法的穩(wěn)定性，無法保證攝影空間中的無窮遠平面。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明公開一種相機內參的快速標定方法，能夠解決現(xiàn)有技術的不足。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

相機內參的快速標定方法，包括以下步驟

S1：打印棋盤格標定圖樣并制備能夠從不同角度采集圖樣的立方體標定樣品；

S2：通過相機采集依照步驟S1所制備的立方體標定圖樣的內部；

S3：計算無畸變條件下的相機內參；

S4：考慮相機畸變對相機內參進行優(yōu)化。

優(yōu)選的技術方案，所述步驟S3包括步驟S31通過旋轉和平移變換世界坐標系到相機坐標系，即

其中，變換矩陣只與相機的外部參數(shù)相關，且隨著標定物的位置發(fā)生變化，稱為外參矩陣。

優(yōu)選的技術方案，所述步驟S3包括步驟S32通過成像過程的投影變換變換相機坐標系到圖像坐標系，表示為

即

M(x_M，y_M，z_M)為相機坐標中的任一點在圖像坐標系中的坐標。

優(yōu)選的技術方案，根據(jù)權利要求3所述的相機內參的快速標定方法，其特征在于：所述步驟S3包括步驟S33設置像素坐標(u，v)是機器可以直接從相機讀取的坐標信息，與圖像坐標(x，y)之間存在平移和縮放關系，即