[發(fā)明專利]一種可變焦液態(tài)鏡頭的標定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110941155.5
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113643381A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設計）人: 王玉偉;程磊;胡成濤;劉路;張大山;陳向成
• 申請（專利權）人: 安徽農業(yè)大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06K9/46;G06T7/62;G06T5/50
• 代理公司: 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 陳麗萍

1.一種可變焦液態(tài)鏡頭的標定方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟S1：搭建一個可變焦液態(tài)鏡頭標定系統，包括液態(tài)鏡頭、攝像機和液晶屏幕，其中液態(tài)鏡頭安裝在攝像機前端；

步驟S2：設計互補圓陣列標靶，包括白色圓陣列標靶圖案I_A(x,y)和黑色圓陣列標靶圖案I_B(x,y)，并將兩幅標靶圖案依次顯示于液晶屏幕上；

步驟S3：保持攝像機和液晶屏幕的位置姿態(tài)固定，通過逐步施加不同的驅動電流e，達到調節(jié)液態(tài)鏡頭焦距的目的，并在每個驅動電流e下，利用攝像機采集到互補圓陣列標靶圖像J_A(u,v)和J_B(u,v)；

步驟S4：針對某一相同驅動電流e下采集的互補圓陣列標靶圖像J_A(u,v)和J_B(u,v)，利用白色圓陣列標靶圖像J_A(u,v)減去黑色圓陣列標靶圖像J_B(u,v)得到相減后的圓陣列標靶圖像J_S(u,v)；同時，通過對比互補圓陣列標靶圖像J_A(u,v)和J_B(u,v)獲得二值化的圓陣列標靶圖像J_E(u,v)，再利用連通域標記獲得每個圓的感興趣區(qū)域R_k(u,v)，其中下標k表示圓的次序；

步驟S5：根據每個圓的感興趣區(qū)域R_k(u,v)，從圓陣列標靶圖像J_S(u,v)中提取每個圓的圖像C_k(u,v)，然后將每個圓的圖像C_k(u,v)分別逐行和逐列進行灰度投影獲得水平投影向量Q_k(u)和豎直投影向量Q_k(v)；分別對水平投影向量Q_k(u)和豎直投影向量Q_k(v)進行多項式擬合得到擬合函數h_k(u)和g_k(v)，并分別計算擬合函數h_k(u)和g_k(v)的極大值坐標u_k和v_k，則(u_k,v_k)即可認為是圓心的像素坐標；依次類推，提取出圓陣列標靶圖像J_S(u,v)中所有圓心的像素坐標(u_k,v_k)；

步驟S6：改變攝像機和液晶屏幕的位置姿態(tài)，累計采集到三組以上不同位置姿態(tài)下和不同驅動電流e下的互補圓陣列標靶圖像J_A(u,v)和J_B(u,v)，重復步驟S3-S5，提取出不同位置姿態(tài)下和不同驅動電流e下的圓陣列標靶圖像J_D(u,v)中所有圓心的像素坐標(u_k,v_k)；

步驟S7：針對某一相同驅動電流e下，根據不同位置姿態(tài)下所有圓心的像素坐標(u_k,v_k)與世界坐標(X_k,Y_k,Z_k)的一一映射關系，建立投影方程求解電流e下液態(tài)鏡頭的內參矩陣M(e)，可采用經典的張氏標定法；依次類推，求解出不同驅動電流e下的液態(tài)鏡頭的內參矩陣M(e)；

步驟S8：根據不同驅動電流e下的液態(tài)鏡頭的內參矩陣M(e)，通過多項式擬合分別建立液態(tài)鏡頭的內參矩陣M(e)中各參數關于驅動電流e的數學關系函數，便可以求解出任意驅動電流e下的液態(tài)鏡頭的內參矩陣M(e)，實現液態(tài)鏡頭的內部參數標定。

2.根據權利要求1所述的一種可變焦液態(tài)鏡頭的標定方法，其特征在于：所述步驟S2中，設計的白色圓陣列標靶圖案I_A(x,y)和黑色圓陣列標靶圖案I_B(x,y)可分別表示為：

式中：(x,y)示標靶圖案的像素坐標，(x_c,y_c)表示圓心的像素坐標，R表示圓的半徑，D表示兩個相鄰圓心的間距；其中，I_A(x,y)+I_B(x,y)＝1說明白色圓陣列標靶圖案和黑色圓陣列標靶圖案具有互補性。