[发明专利]摄像机标定板、标定方法以及摄像机

说明书

本发明涉及一种摄像机标定板、标定方法以及摄像机。本发明采用不同尺寸的圆形标志点，以基准圆点作为基准进行检测。该标定方法包括：对摄像机采集的标定板图像进行边缘提取，得到每个圆点的边缘轮廓；对每个圆点的边缘轮廓进行椭圆拟合，得到每个圆点对应的拟合椭圆；根据拟合椭圆之间的大小与位置关系，定位出基准椭圆；以基准椭圆为种子点，完成所有标志点的排序，得到一一对应的图像坐标与世界坐标；利用图像坐标与世界坐标，完成摄像机参数的标定计算。通过实施本发明，在标定过程中，标定板放置灵活，只需保证基准圆点位于视野内，提供点间距，不需要提供标定板标志点的行列数，即可完成摄像机的标定，有效提升标定的鲁棒性与精度。

技术领域

本发明涉及摄像机标定领域，更具体地说，涉及一种摄像机标定板、标定方法以及摄像机。

背景技术

在机器视觉应用中，摄像机参数的标定是一个至关重要的环节，尤其是视觉测量应用中，其标定精度直接影响了整个测量系统的精度。摄像机标定需要用到特殊结构的标定板，从而提取精确的点线特征。目前，现有技术中标定板主要分两种：棋盘格标定板与圆点型标定板。其中棋盘格标定板通过定位棋盘格角点来获取点特征，为了确保角点的提取精度，通常要求较高的成像质量。圆点型标定板通过定位圆点中心来获取点特征，通过亚像素边缘、椭圆拟合等方法，可以得到高精度的位置信息。此外，标定板根据是否带有基准可以分为带基准、不带基准两种。

进一步，现有技术通常采用以前两种方式进行标定：

方式一：OpenCV标定板及相应特征检测算法。OpenCV标定板属于不带基准棋盘格标定板，如图1所示。该标定板由特定行列数量的棋盘格组成，棋盘格角点即为该标定板的特征信息。一般检测步骤为：(1)角点检测；(2)按照事先指定顺序排序。OpenCV标定板及相应特征检测算法的优点是标定板结构简单，算法简单易实现；缺点是标定板不带基准，需要手动指定基准，使用不便；且标定板特征点为角点，采用灰度或边缘信息定位，定位精度不高。

方式二：Halcon标定板及相应特征检测算法。Halcon标定板属于带基准圆点型标定板，如图2所示。该标定板由特定行列数量的圆点与圆点的外边框组成，圆点的中心即为该标定板的特征信息，边框上的小三角包含了该标定板的方位信息。一般检测步骤为：(1)标定板区域检测；(2)标定板圆点检测，即边缘检测+椭圆拟合；(3)利用区域计算出基准点，按照基准点对圆点坐标进行排序。Halcon标定板及相应特征检测算法的优点是标定板带基准，使用方便；且标定板特征点为圆形标志点，采用椭圆拟合中心定位，定位精度高。缺点是定位基准在边框上，标定板需要完全位于视野内；且相应算法要求标志点需要刚好完全检测出，不能适应缺点或者杂点的情况，鲁棒性不好。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种摄像机标定板、标定方法以及摄像机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种摄像机标定板，包括多个圆点，所述圆点分为基准圆点和参考圆点；

所述基准圆点和所述参考圆点呈棋盘状排列，所有行之间平行，所有列之间平行，所有行和所有列相互垂直；其中每行中相邻圆点的间距相等，每列中相邻圆点的间距相等，且每行中相邻圆点的间距等于每列中相邻圆点的间距。

进一步，本发明所述的摄像机标定板，所述基准圆点排列形成直角坐标系，其中一所述基准圆点作为直角坐标系的原点，与所述原点相邻的一所述基准圆点作为直角坐标系的x轴，与所述原点相邻的一所述基准圆点作为直角坐标系的y轴；

在所述x轴的负半轴上设置一所述基准圆点作为方向标定点，或在所述y轴的负半轴上设置一所述基准圆点作为方向标定点。

进一步，本发明所述的摄像机标定板，每行中相邻圆点的间距为d，则

所述基准圆点的直径d_l＝d/2；

所述参考圆点的直径d_s＝d/4。