一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)、標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺測量中的相機(jī)標(biāo)定領(lǐng)域，特別是一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)、標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在圖像測量過程以及機(jī)器視覺應(yīng)用中，為了得到物體更加全面的信息，往往需要多個(gè)相機(jī)配合使用采集物體圖像來重構(gòu)物體的形態(tài)特征。其中，配合使用的相機(jī)需要建立起確定的空間關(guān)系，并使之統(tǒng)一到相同的坐標(biāo)系中，這樣才能精準(zhǔn)的重構(gòu)物體的形態(tài)特征，此過程即對相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。配合使用的相機(jī)的位置關(guān)系有很多種，但兩個(gè)相互直視的相機(jī)的位置關(guān)系是一種比較特殊的位置關(guān)系。在使用傳統(tǒng)的基于平面棋盤靶標(biāo)的雙目相機(jī)標(biāo)定方法來對這種特殊位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，由于兩相機(jī)是相互對視的，因此無法保證它們能同時(shí)觀察到棋盤靶標(biāo)上的角點(diǎn)的位置信息，無法達(dá)到準(zhǔn)確標(biāo)定兩相機(jī)的相互位置關(guān)系的要求。目前，仍沒有有效的方法來完成對雙目直視相機(jī)的標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)、標(biāo)定系統(tǒng)及標(biāo)定方法，能夠有效標(biāo)定雙目直視相機(jī)，標(biāo)定結(jié)果更簡單、精確。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明提出的一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)，包括平面鋼板，該平面鋼板上刻蝕有多個(gè)易識別角點(diǎn)的孔洞，所述孔洞的大小相同且排列成M行XN列，每行以及每列中相鄰孔洞的間距是相等的；其中，M為正整數(shù)，N為正整數(shù)。
[0005]作為本發(fā)明所述一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述平面鋼板的形狀為矩形。
[0006]作為本發(fā)明所述一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述孔洞為方形孔洞。
[0007]作為本發(fā)明所述一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述平面鋼板的厚度小于0.01mm。
[0008]基于上述的標(biāo)定靶標(biāo)的標(biāo)定系統(tǒng)，包括第一相機(jī)、第二相機(jī)、設(shè)置在第一相機(jī)與第二相機(jī)之間的標(biāo)定靶標(biāo)、第一面光源、第二面光源和處理模塊；其中，
第一相機(jī)，設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的正面，用于采集標(biāo)定靶標(biāo)的正面圖像并輸出至處理模塊；
第二相機(jī)，設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的背面，用于采集標(biāo)定靶標(biāo)的背面圖像并輸出至處理模塊；
第一面光源，設(shè)置在第一相機(jī)旁，用于發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的正面；
第二面光源，設(shè)置在第二相機(jī)旁，用于發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的背面；
處理模塊，用于對接收到的標(biāo)定靶標(biāo)的正面圖像、背面圖像進(jìn)行處理，得到第一相機(jī)和第二相機(jī)之間的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0009]基于上述的標(biāo)定靶標(biāo)的標(biāo)定方法，包括以下步驟:
步驟一、擺放標(biāo)定靶標(biāo)，該標(biāo)定靶標(biāo)上刻蝕的多個(gè)孔洞的大小、孔洞的位置、孔洞的角點(diǎn)位置坐標(biāo)均為已知的；將標(biāo)定靶標(biāo)固定放置在兩互相直視的第一相機(jī)、第二相機(jī)之間的共同視場內(nèi)的任意位置上，第一相機(jī)設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的正面，第二相機(jī)設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的背面；
步驟二、采用標(biāo)定靶標(biāo)標(biāo)定第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)；
步驟三、在所述第一相機(jī)旁設(shè)置第一面光源，第二相機(jī)旁設(shè)置第二面光源；
步驟四、打開第二面光源，發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的背面，用第一相機(jī)采集標(biāo)定靶標(biāo)的正面圖像；打開第一面光源，發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的正面，用第二相機(jī)采集標(biāo)定靶標(biāo)的背面圖像；
步驟五、改變標(biāo)定靶標(biāo)的擺放姿態(tài)η次，在每次改變標(biāo)定靶標(biāo)的擺放姿態(tài)時(shí)重復(fù)步驟四；其中，η為大于2的整數(shù)；
步驟六、對采集到的所有擺放姿態(tài)不同的標(biāo)定靶標(biāo)的圖像進(jìn)行處理，作雙目角點(diǎn)匹配，并結(jié)合孔洞的角點(diǎn)位置坐標(biāo)來定量求解第一相機(jī)和第二相機(jī)之間的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)。
[0010]作為本發(fā)明所述的標(biāo)定方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)包括鏡頭焦距、傳感器尺寸、鏡頭畸變系數(shù)、鏡頭光學(xué)中心、圖像傳感器中心偏差。
[0011]作為本發(fā)明所述的標(biāo)定方法進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述η為8或9或10。
[0012]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
(1)本發(fā)明采用具有方形孔洞的標(biāo)定靶標(biāo)易于制作，可同時(shí)對雙目相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)以其空間位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定過程簡單可靠；
(2)采用面光源直射標(biāo)定靶標(biāo)的方式使得靶標(biāo)角點(diǎn)特征更加明顯，容易尋找到相應(yīng)角點(diǎn)，這樣可以有效提高雙目直視相機(jī)空間位置關(guān)系的標(biāo)定精度和穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的標(biāo)定靶標(biāo)的示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明的流程圖。
[0016]圖中的附圖標(biāo)記解釋為:1-方形孔洞，2-第一相機(jī)，3-第二相機(jī)，4-標(biāo)定靶標(biāo)，5-第一面光源，6-第二面光源，7-處理模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
如圖1所示是本發(fā)明的標(biāo)定靶標(biāo)的示意圖，一種雙目直視相機(jī)的標(biāo)定靶標(biāo)，包括平面鋼板，該平面鋼板上刻蝕有多個(gè)易識別角點(diǎn)的孔洞，所述孔洞的大小相同且排列成M行X N列，每行中相鄰孔洞的間距是相等的，每列中相鄰孔洞的間距是相等的；其中，M為正整數(shù)，N為正整數(shù)。易識別的角點(diǎn)是指同一角點(diǎn)在多張相似圖片對應(yīng)不同亮度、平移、旋轉(zhuǎn)及其他環(huán)境下都易于區(qū)分與識別。
[0018]所述平面鋼板的形狀為矩形，所述孔洞為方形孔洞1，所述平面鋼板的厚度小于0.01mm。標(biāo)定靶標(biāo)為超薄的平面矩形鋼板，該矩形鋼板上蝕刻有等間隔分布且大小一致規(guī)則排列的方形孔洞，其位置和尺寸等參數(shù)均為已知的，并且標(biāo)定靶標(biāo)上的方形孔洞具有易于識別的角點(diǎn)特征。由于標(biāo)定靶標(biāo)的厚度很薄，可以近似認(rèn)為兩雙目直視相機(jī)采集到的標(biāo)定靶標(biāo)圖像來自空間同一平面。標(biāo)定靶標(biāo)除了方形孔洞可以透光外，其他的部位均不能透光；這樣的結(jié)構(gòu)能使兩個(gè)相互直視的相機(jī)同時(shí)采集到標(biāo)定靶標(biāo)的圖像，由于標(biāo)定靶標(biāo)的厚度很小，可認(rèn)為兩相機(jī)采集的圖像中的標(biāo)定靶標(biāo)上的角點(diǎn)來自于空間同一位置。
[0019]如圖2所示是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，基于上述所述標(biāo)定靶標(biāo)的標(biāo)定系統(tǒng)，包括第一相機(jī)2、第二相機(jī)3、設(shè)置在第一相機(jī)與第二相機(jī)之間的標(biāo)定靶標(biāo)4、第一面光源5、第二面光源6和處理模塊7 ；
第一相機(jī)，設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的正面，用于采集標(biāo)定靶標(biāo)的正面圖像并輸出至處理模塊；
第二相機(jī)，設(shè)置在標(biāo)定靶標(biāo)的背面，用于采集標(biāo)定靶標(biāo)的背面圖像并輸出至處理模塊；
第一面光源，設(shè)置在第一相機(jī)旁，用于發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的正面；
第二面光源，設(shè)置在第二相機(jī)旁，用于發(fā)出平行光垂直照射在標(biāo)定靶標(biāo)的背面；
處理模塊，用于對接收到的標(biāo)定靶標(biāo)的正面圖像、背面圖像進(jìn)行處理，得到第一相機(jī)和第二相機(jī)之間的結(jié)構(gòu)參數(shù)。處理模塊可為一臺計(jì)算機(jī)，它在標(biāo)定過程中控制光源的開關(guān)、控制相機(jī)采集標(biāo)定靶標(biāo)圖像及對采集圖像作處理。完成標(biāo)定靶標(biāo)的圖像采集后，求解相機(jī)參數(shù)的過程類似于張正友標(biāo)定的方法，在采集的標(biāo)定靶標(biāo)的圖像中尋找對應(yīng)的角點(diǎn)做匹配，然后通過對應(yīng)角點(diǎn)的匹配關(guān)系建立兩雙目直視相機(jī)的位置關(guān)系。為了精確地對雙目直視相機(jī)進(jìn)行空間參數(shù)標(biāo)定，需要在每完成一次圖像采集流程后改變標(biāo)定靶標(biāo)的位置，保