本發(fā)明涉及一種標(biāo)定板，尤其是一種自動(dòng)化標(biāo)定板及自動(dòng)化標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

標(biāo)定過(guò)程就是已知標(biāo)定控制點(diǎn)的世界坐標(biāo)和像素坐標(biāo)我們?nèi)ソ馑氵@個(gè)映射關(guān)系，一旦這個(gè)關(guān)系解算出來(lái)了我們就可以由點(diǎn)的像素坐標(biāo)去反推它的世界坐標(biāo)。通過(guò)相機(jī)拍攝帶有固定間距圖案陣列平板、經(jīng)過(guò)標(biāo)定算法的計(jì)算，可以得出相機(jī)的幾何模型，從而得到高精度的測(cè)量和重建結(jié)果，其中，帶有固定間距圖案陣列的平板就是標(biāo)定板(calibrationtarget)。標(biāo)定板已在機(jī)器視覺、圖像測(cè)量、攝影測(cè)量、三維重建等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有的標(biāo)定板，均需要人工預(yù)先設(shè)定標(biāo)定板格式，使得標(biāo)定過(guò)程復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種自動(dòng)化標(biāo)定板及自動(dòng)化標(biāo)定方法，所述自動(dòng)化標(biāo)定板用于機(jī)器視覺中對(duì)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，所述自動(dòng)化標(biāo)定方法可減少標(biāo)定過(guò)程的人員干預(yù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化標(biāo)定。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案一是：一種自動(dòng)化標(biāo)定板，設(shè)有黑白交錯(cuò)的棋盤格圖樣，其中白格和黑格均為正方形，棋盤格圖樣沿x軸和y軸每間隔一個(gè)相同格數(shù)(q)設(shè)有一個(gè)m*m(m≥2，m為偶數(shù))格子大小的無(wú)黑格區(qū)域，無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)設(shè)有標(biāo)識(shí)符，不同無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識(shí)符系通過(guò)10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記在其位置上是否存在表現(xiàn)為不同的形態(tài)，所述10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記的位置設(shè)定為上下四排且呈正三角形排列，其中，1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記單獨(dú)位列于最上面一排且固定存在于三角形的上頂點(diǎn)，2號(hào)、3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記左右且錯(cuò)位排列于1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方，4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記從左至右依序且錯(cuò)位排列于2號(hào)、3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記從左至右依序且錯(cuò)位排列于4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進(jìn)一步改進(jìn)，所述1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)最小的正三角形，1號(hào)-2號(hào)、2號(hào)-3號(hào)、3號(hào)-1號(hào)的連線組成最小正三角形的三個(gè)邊。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進(jìn)一步改進(jìn)，所述1號(hào)至6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)中等大小的正三角形，1號(hào)-2號(hào)-4號(hào)、4號(hào)-5號(hào)-6號(hào)以及6號(hào)-3號(hào)-1號(hào)的連線組成中等大小正三角形的三個(gè)邊，且2號(hào)、4號(hào)和5號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記以及3號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記分別組成如1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記那樣大小的正三角形。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進(jìn)一步改進(jìn)，所述1號(hào)至10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)最大的正三角形，1號(hào)-2號(hào)-4號(hào)-7號(hào)、7號(hào)-8號(hào)-9號(hào)-10號(hào)以及10號(hào)-6號(hào)-3號(hào)-1號(hào)的連線組成最大正三角形的三個(gè)邊，且4號(hào)、7號(hào)和8號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記以及5號(hào)、8號(hào)和9號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記還有6號(hào)、9號(hào)和10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記分別組成如1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記那樣大小的正三角形。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進(jìn)一步改進(jìn)，所述相同格數(shù)(q)為10。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案二是：一種自動(dòng)化標(biāo)定方法，其特征是：包括如下步驟：(1)相機(jī)對(duì)如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化標(biāo)定板拍照；(2)相機(jī)對(duì)拍攝到的自動(dòng)化標(biāo)定板照片進(jìn)行圖像分析；以及(3)標(biāo)定相機(jī)。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中，標(biāo)定板方向的判定方法為：所述1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記朝向最大正三角形底邊的向下方向?yàn)閥軸的正方向，1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的左右方向?yàn)槠灞P格坐標(biāo)的x軸方向，且無(wú)黑格區(qū)域正上方的黑格到白格的方向?yàn)閤軸的正方向。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中，標(biāo)定板正反的判定方法為：如x軸的正方向與7號(hào)到10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記方向相反，則判定標(biāo)定板被翻轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中，標(biāo)定板坐標(biāo)的判定方法為：根據(jù)3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記是否存在表示成第一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第一組十進(jìn)制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的x軸值；根據(jù)7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記是否存在表示成第二組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第二組二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第二組十進(jìn)制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的y軸值。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)中，還包括污損的判定，方法為：若2號(hào)至10號(hào)圓點(diǎn)狀標(biāo)識(shí)存在的數(shù)目為奇數(shù)，說(shuō)明標(biāo)識(shí)符被損壞。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板用于機(jī)器視覺中對(duì)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，相機(jī)能夠根據(jù)標(biāo)定板無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)圓點(diǎn)標(biāo)記的是否存在判定標(biāo)定板的正反、方向以及坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化標(biāo)定，自動(dòng)化標(biāo)定方法可減少標(biāo)定過(guò)程的人員干預(yù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的棋盤格示意圖。

圖2為本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板上10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記的位置排布圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的圓點(diǎn)標(biāo)記判定方向的示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的圓點(diǎn)標(biāo)記判定正反的示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的圓點(diǎn)標(biāo)記判定坐標(biāo)的示意圖。

圖6-圖9分別以本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的坐標(biāo)(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)舉例，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示狀態(tài)圖，其中，bit8-bit0分別對(duì)應(yīng)于2-10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記。

具體實(shí)施方式

一種自動(dòng)化標(biāo)定板，設(shè)有黑白交錯(cuò)的棋盤格圖樣，其中白格和黑格均為正方形。棋盤格圖樣沿x軸和y軸每間隔一個(gè)相同格數(shù)(q)設(shè)有一個(gè)m*m(m≥2，m為偶數(shù))格子大小的無(wú)黑格區(qū)域。無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)設(shè)有標(biāo)識(shí)符，不同無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識(shí)符系通過(guò)10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記在其位置上是否存在表現(xiàn)為不同的形態(tài)。所述10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記的位置設(shè)定為上下四排且呈正三角形排列，其中，1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記單獨(dú)位列于最上面一排且固定存在于三角形的上頂點(diǎn)，2號(hào)、3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記左右且錯(cuò)位排列于1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方，4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記從左至右依序且錯(cuò)位排列于2號(hào)、3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記從左至右依序且錯(cuò)位排列于4號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的下方。簡(jiǎn)言之，10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記的位置是固定的，但是不確定是否存在于該位置上。

所述1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)最小的正三角形，1號(hào)-2號(hào)、2號(hào)-3號(hào)、3號(hào)-1號(hào)的連線組成最小正三角形的三個(gè)邊。

所述1號(hào)至6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)中等大小的正三角形，1號(hào)-2號(hào)-4號(hào)、4號(hào)-5號(hào)-6號(hào)以及6號(hào)-3號(hào)-1號(hào)的連線組成中等大小正三角形的三個(gè)邊，且2號(hào)、4號(hào)和5號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記以及3號(hào)、5號(hào)和6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記分別組成如1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記那樣大小的正三角形。

所述1號(hào)至10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記組成一個(gè)最大的正三角形，1號(hào)-2號(hào)-4號(hào)-7號(hào)、7號(hào)-8號(hào)-9號(hào)-10號(hào)以及10號(hào)-6號(hào)-3號(hào)-1號(hào)的連線組成最大正三角形的三個(gè)邊，且4號(hào)、7號(hào)和8號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記以及5號(hào)、8號(hào)和9號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記還有6號(hào)、9號(hào)和10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記分別組成如1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記那樣大小的正三角形。

優(yōu)選實(shí)施方式中，所述相同格數(shù)(q)為10。

標(biāo)定過(guò)程中，相機(jī)通過(guò)拍攝到的標(biāo)定板照片上無(wú)黑格區(qū)域內(nèi)各個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記的是否存在而判定標(biāo)定板的正反、方向以及坐標(biāo)三個(gè)方面的信息，從而能夠完成標(biāo)定板的物理坐標(biāo)到相機(jī)的像素坐標(biāo)之間的映射，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化標(biāo)定。

本發(fā)明還涉及一種自動(dòng)化標(biāo)定方法，包括如下步驟：

(1)相機(jī)對(duì)本發(fā)明所述的自動(dòng)化標(biāo)定板拍照；

(2)相機(jī)對(duì)拍攝到的自動(dòng)化標(biāo)定板照片進(jìn)行圖像分析；以及

(3)標(biāo)定相機(jī)。

所述步驟(2)中，標(biāo)定板方向的判定方法為：所述1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記朝向最大正三角形底邊的向下方向?yàn)閥軸的正方向，1號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的左右方向?yàn)槠灞P格坐標(biāo)的x軸方向，且無(wú)黑格區(qū)域正上方的黑格到白格的方向?yàn)閤軸的正方向。

所述步驟(2)中，標(biāo)定板正反的判定方法為：如x軸的正方向與7號(hào)到10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記方向相反，則判定標(biāo)定板被翻轉(zhuǎn)。(解碼翻轉(zhuǎn)的標(biāo)定板，需要交換2號(hào)與3號(hào)、4號(hào)與6號(hào)、7號(hào)與10號(hào)、8號(hào)與9號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的位置)

所述步驟(2)中，標(biāo)定板坐標(biāo)的判定方法為：根據(jù)3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記是否存在表示成第一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第一組二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第一組十進(jìn)制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的x軸值；根據(jù)7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記是否存在表示成第二組二進(jìn)制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第二組二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第二組十進(jìn)制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的y軸值。

所述步驟(2)中，還包括污損的判定，方法為：若2號(hào)至10號(hào)圓點(diǎn)狀標(biāo)識(shí)存在的數(shù)目為奇數(shù)，說(shuō)明標(biāo)識(shí)符被損壞。2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記僅能夠判斷奇數(shù)個(gè)污損，但是不能判定偶數(shù)個(gè)污損。

圖6-圖9系分別以本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定板的坐標(biāo)(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)舉例，說(shuō)明對(duì)應(yīng)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示狀態(tài)圖，其中，bit8-bit0分別對(duì)應(yīng)于2-10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記。

圖6為坐標(biāo)(0,0)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示圖，bit7-bit0均為0，即3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0000，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)亦為0000，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，則為原點(diǎn)(0,0)，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的bit8也為0，2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記不顯示為黑。

圖7為坐標(biāo)(0,1)點(diǎn)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示圖，bit7-bit1均為0且bit0為1時(shí)，即3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0000，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0001，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，則為坐標(biāo)點(diǎn)(0,1)，因?yàn)?-10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記中有奇數(shù)個(gè)(1個(gè))圓點(diǎn)標(biāo)記顯示為黑，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的bit8為1，2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記亦顯示為黑。

圖8為坐標(biāo)(1,0)點(diǎn)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示圖，bit7-bit5、bit3-bit0均為0且bit4為1時(shí)，即3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0001，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0000，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，則為坐標(biāo)點(diǎn)(1,0)，因?yàn)?-10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記中有奇數(shù)個(gè)(1個(gè))圓點(diǎn)標(biāo)記顯示為黑，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的bit8為1，2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記亦顯示為黑。

圖9為坐標(biāo)(1,1)點(diǎn)的10個(gè)圓點(diǎn)標(biāo)記顯示圖，bit7-bit5、bit3-bit1均為0且bit4、bit0為1時(shí)，即3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)為0001，7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記表示的二進(jìn)制數(shù)據(jù)亦為0001，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制，則為坐標(biāo)點(diǎn)(1,1)，因?yàn)?-10號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記中有偶數(shù)個(gè)(2個(gè))圓點(diǎn)標(biāo)記顯示為黑，此時(shí)，對(duì)應(yīng)于2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記的bit8為0，2號(hào)圓點(diǎn)標(biāo)記不顯示為黑。

本發(fā)明自動(dòng)化標(biāo)定方法省略了預(yù)先人工設(shè)定標(biāo)定板格式的步驟，而是在對(duì)拍攝到的自動(dòng)化標(biāo)定板照片進(jìn)行圖像分析過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化標(biāo)定，本案特點(diǎn)為可減少標(biāo)定過(guò)程的人員干預(yù)。