[发明专利]大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法及装置

权利要求书

1.一种大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法，其特征在于，所述高精度圆形标志点中心定位方法应用于圆形标志点中心定位系统，所述圆形标志点中心定位系统包括：大畸变镜头的相机和印制有圆形标志点图案的平面标靶；所述方法包括：

步骤S1，将所述印制有圆形标志点图案的平面标靶以任意N个姿态摆放，利用所述大畸变镜头的相机采集N个摆放姿态下的印制有圆形标志点图案的标靶图像，得到N个包含椭圆标志点的标靶图像I₁，I₂，...，I_N，其中，N大于等于3；

步骤S2，对N个所述包含椭圆标志点的标靶图像进行椭圆中心坐标提取，以提取的椭圆中心坐标x₁，x₂，...，x_N作为圆形标志点中心的图像坐标，标定所述相机的固定内部参数和N个标靶姿态下所述相机与所述平面标靶之间的外部参数；

步骤S3，利用得到的所述固定内部参数、N个所述外部参数和相机采集到的标靶图像I₁，I₂，...，I_N对应地反向投影变换计算生成N幅平行于世界坐标系中X_W-O_W-Y_W平面的标靶图像I_XY1，I_XY2，...，I_XYN；

步骤S4，对N幅所述标靶图像I_XY1，I_XY2，...，I_XYN分别进行圆心提取计算，得到N组图像中的圆心坐标xc₁，xc₂，...，xc_N；

步骤S5，利用所述固定内部参数和N个所述外部参数将所述圆心坐标xc₁,xc₂,...,xc_N进行正向投影变换计算到相机的成像平面，得到N组坐标xx₁,xx₂,...,xx_N作为圆形标志点中心的图像坐标继续进行标定，并更新所述相机的固定内部参数和N个标靶姿态下所述相机与所述平面标靶之间的外部参数；

步骤S6，若所述圆形标志点中心的图像坐标或标定的所述固定内部参数和N个所述外部参数趋于稳定，则完成圆形标志点中心的高精度定位；否则，返回步骤S3。

2.如权利要求1所述的大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法，其特征在于，所述步骤S1中，在相机成像平面与标靶所在平面不平行的情况下，在相机成像平面上所述圆形标志点经过透视投影成像，得到的是椭圆；所述标靶所在平面与相机成像平面之间的角度越大，椭圆的长短轴之差越大。

3.如权利要求1所述的大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述相机的固定内部参数包括相机的焦距f、主点c和畸变系数k；N个所述外部参数表示所述相机与所述平面标靶之间的位置姿态关系，由旋转矩阵R和平移矩阵T表示。

4.如权利要求1所述的大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述世界坐标系的X_W-O_W-Y_W平面平行于标靶所在平面，Z_W轴垂直于标靶所在平面；所述反向投影变换为相机图像坐标系到世界坐标系的变换，生成的所述标靶图像I_XY1，I_XY2，...，I_XYN是在世界坐标系下的标靶图像。

5.如权利要求1所述的大畸变镜头下的高精度圆形标志点中心定位方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述N组图像中的圆心坐标xc₁,xc₂,...,xc_N是世界坐标系下的坐标；

所述步骤S5中，所述正向投影变换为世界坐标系到相机图像坐标系的变换。