[发明专利]一种具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种视觉系统技术，具体涉及具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统，适用于安装在无人艇上的视觉导航或监控系统，也可用于无人车和无人机视觉系统。

背景技术

视觉导航在地面无人车和空中无人机中已有成功的应用，近年来人们试图将该技术应用于水面无人艇的导航，但陆上标定好的视觉系统经无人艇的运输、吊装、布放或风浪引起的颠簸，标定参数会发生变化；视觉系统受水面反光的影响，实际工作环境与陆上标定环境不同，标定参数也存在偏差；因此，人们希望能够对视觉系统的标定参数进行实时监控，当标定参数出现较大的变化时能够对视觉系统进行在线标定。

针对视觉系统的在线标定问题，Fitzgibbon等人提出一种基于相同型号摄像机内参数先验概率分布的在线标定方法(Online camera calibration，United States Patent，US7671891B2，2010)，但这种方法需要对相同型号的较多摄像机进行标定，求得内参数的先验概率分布，这难以做到准确；特别是对于需要变焦的视觉系统，求先验概率分布的工作量很大，不便于实现。

因此，本领域希望具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统。

发明内容

本发明针对现有视觉系统计算工作量大，缺乏参数实时监控和在线标定功能而影响视觉计算准确度等问题，提供了一种具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统，该系统不需通过统计方法求取摄像机内参数的先验概率分布，当视觉系统在实际条件下工作时，能够对摄像机的内外参数进行实时监控和在线标定。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统，所述视觉系统包括

图像分割模块，所述图像分割模块将采集到的图像分割为监测标定区和场景重建区，所述监测标定区内的图像用于视觉系统的参数实时监测和在线标定，所述场景重建区内的图像用于视觉计算；

标定区域图像特征点提取模块，所述标定区域图像特征点提取模块对监测标定区内的图像进行实时特征点提取；

重建区域图像特征点提取模块，所述重建区域图像特征点提取模块对场景重建区的图像进行特征点提取；

误差计算模块，所述误差计算模块用于将标定区域图像特征点提取模块实时提取的图像特征点与上次标定的特征点进行比较，获取特征点误差；

视觉计算模块，所述视觉计算模块在误差计算模块计算得到的误差小于设定的阈值时，根据提取的场景重建区的图像的特征点与上次标定的摄像机内外参数进行视觉计算，输出视觉目标的位置、尺度等场景信息；

在线标定模块，所述在线标定模块在误差计算模块计算得到的误差大于等于设定的阈值时，应用监测标定区内实时提取的特征点，对视觉系统进行标定；

更新模块，所述更新模块根据在线标定模块标定结果，更新监测标定区的标定特征点和摄像机的内外参数。

本发明当视觉系统在实际条件下工作时，能够对摄像机的内外参数进行实时监控和在线标定，有效保证视觉计算的准确度。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的系统框图。

图2为本发明的原理图。

图3为本发明一个实时方案中视觉系统采集的一帧图像的示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

为了避免在视觉系统参数未发生变化时对系统进行在线标定需要的资源浪费，以及当视觉系统参数发生了变化但未对系统进行重新标定而影响视觉计算准确度等问题，本发明提供一种具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统。

参见图1，其所示为本发明具有实时参数监控和在线标定功能的视觉系统框图，由图可知，本发明提供的系统100包括图像分割模块101、标定区域图像特征点提取模块102、重建区域图像特征点提取模块103、误差计算模块104、视觉计算模块105、在线标定模块106以及更新模块107。

图像分割模块，用于将采集到的图像分割为监测标定区和场景重建区，其中监测标定区内的图像用于视觉系统的参数实时监测和在线标定，而场景重建区内的图像用于视觉计算。

标定区域图像特征点提取模块，用于对监测标定区内的图像进行实时特征点提取。

重建区域图像特征点提取模块，用于对场景重建区的图像进行特征点提取。