[发明专利]一种提高相机标定精度的控制方法及系统

说明书

本发明公开了一种提高相机标定精度的控制方法，其包括以下步骤：S1、系统采集相机拍摄的圆形标志点图片，并对圆形边沿进行亚像素定位；S2、对上述圆形边沿进行椭圆拟合，得到圆心在图像上成像点的坐标；S3、解析得到相机的初始内外参；S4、计算得到空间圆形边沿的坐标；S5、系统将空间圆形边沿的坐标通过当前的相机参数映射到图像上，得到空间圆的标准投影；S6、系统建立关于圆面积的目标函数，并判断所述目标函数是否收敛。一种提高相机标定精度的控制系统，其包括：亚像素定位模块、空间圆形边沿确定模块及相机参数优化模块。其省去了圆心坐标的求取，提高了标定精度，广泛应用于相机测量领域。

技术领域

本发明涉及测量领域，具体为提高相机标定精度的控制方法及系统。

背景技术

物体的三维重建是建立在对测量系统进行标定的基础上实现的，在进行三维测量之前需要先进行系统标定。

在常用的张正友平面标定法中，通过建立标准空间圆心坐标与图像上圆心坐标的对应关系来求解相机的内外参数，把像平面上椭圆边缘拟合得到的中心认为是空间圆心在相机成像平面上的准确投影点。但是由于透视投影“近大远小”的特性以及镜头畸变，空间圆圆心的成像位置不再是其在成像平面上所成像的椭圆中心，如果直接用椭圆拟合方法得到的椭圆中心代替空间圆心的真实投影点，必然引入误差。

公开号102915535A公开了一种摄像机投影变换中圆形标志点圆心偏差的修正方法及系统，包括：A、设置与背景颜色不同且形状呈同心圆环状的圆形标志点；B、利用摄像机拍摄所述圆形标志点，对拍摄得到的圆形标志点图像的边沿进行亚像素定位，根据定位的亚像素边沿拟合出大小两个椭圆；C、根据步骤A中得到的同心圆环中的大圆半径和小圆半径和步骤B中得到的大小两个椭圆中心的坐标修正标志点经过摄像机投影变换后在像平面上的真实投影点的图像坐标。其中步骤C中，经过推导，求得圆形标志点的真实投影图像坐标与设置的同心圆环的半径及两个椭圆中心的坐标的关系，这需要圆环半径已知，并且依赖于圆心提取的精度，是一种间接的修正圆心投影坐标的方法。

文献“基于射影变换圆阵靶标中心像点的计算”(仪器仪表学报2015,04(36),895-902)提出了一种基于射影变换的圆阵靶标中心像点计算方法，该方法在获取退化的椭圆边缘的亚像素坐标后，通过迭代的方式计算射影变换，将退化的椭圆边缘映射成较规则的圆，之后剔除异常点并拟合圆心，通过射影逆变换将其映射回原图中，最终迭代结果的点即认为圆心的投影点。该方法利用迭代逼近的方法求解，没有明确的目标函数，会导致收敛速度较慢，精度受影响。

针对在相机标定过程中，由于镜头畸变及透视投影特性所造成的圆形标志点成像坐标与实际坐标时间的偏差，现有方法大部分采用同心圆环的方法来进行偏差的消除，不具有普遍性。

因此，该技术有必要进行改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是针对在使用圆形控制点即圆点靶进行相机标定时，由于透视投影“近大远小”特性以及镜头畸变使得空间圆心的像与图像检测到的圆心之间产生的偏差，提供一种减小这类偏差的标定方法，使得相机标定结果更加准确。

本发明所采用的技术方案是：

本发明提供一种提高相机标定精度的控制方法，其包括以下步骤：

S1、系统采集相机拍摄的圆形标志点图片，并对圆形边沿进行亚像素定位；

S2、对上述圆形边沿进行椭圆拟合，得到圆心在图像上成像点的坐标；

S3、解析得到相机的初始内外参；

S4、计算得到空间圆形边沿的坐标；

S5、系统将空间圆形边沿的坐标通过当前的相机参数映射到图像上，得到空间圆的标准投影；