[发明专利]一种组合图案标定板以及结构光相机参数标定方法

说明书

本发明公开一种组合图案标定板，所述标定板上的图案包括识别标志和码块区域；所述识别标志为黑白边界区分的闭合的四边形，其边界内为黑色像素，边界外部为白色像素；所述码块区域位于四边形边界内部，码块由NxN的黑色和白色方形色块组成的编码信息。本发明还公开一种基于上述组合图案标定板的结构光相机参数标定方法。本发明设计了一种新的图案作为标定板的基本图案，每个图案都具有唯一的坐标；可以保证没有拍摄到完整标定板的情况下，也可以计算出对应的坐标。

技术领域

本发明属于计算机视觉与摄像机标定的技术领域，具体涉及一种组合图案标定板以及结构光相机参数标定方法。

背景技术

随着结构光相机的广泛应用，对于结构光相机的精度提出了更高的要求，结构光相机的参数标定结果对相机精度有较大的影响。结构光相机的参数标定，采用棋盘格或圆形图案的标定板，必须拍摄完整的标定板，否则无法提取完整平面角点。

例如公开号为CN106197321B的中国专利申请提供的一种基于红蓝棋盘格标定板的投影仪标定方法，步骤为：选择标定板，搭建测量系统，提取角点坐标，采集变形光栅条纹图像，构建滤波函数，进行补偿，其中包括有对采集到的水平、垂直方向的变形光栅条纹图像进行傅里叶变换，得到变形光栅条纹的幅度谱图像；构建频域滤波函数，进行滤波，提取幅度谱图像中的基频分量与直流分量，对提取的基频分量与直流分量，进行逆傅立叶变换，得到补偿后的水平、垂直方向的变形光栅条纹图像；计算水平方向、垂直方向的补偿变形光栅条纹图像的包裹相位图像，解相位后获取靶图像，然后标定投影仪。

以及公开号为CN203274682U的中国专利申请提供的一种线结构光的光平面专用标定板，该标定板包括平板玻璃、黑白棋盘格标定层和线结构光接收层，黑白棋盘格标定层和线结构光接收层都位于平板玻璃的前表面，线结构光接收层与黑白棋盘格标定层之间有间隙。

标定板平面上的特征点，相邻的间距太近或图像噪声的影响，求解投射器坐标时延长线可能为异面直线没有交点；这些缺点对结构光相机的精确度带来负面影响。

发明内容

本发明提供一种组合图案标定板，标定板上的图案包括识别标志和码块区域；

所述识别标志为黑白边界区分的闭合的四边形，其边界内为黑色像素，边界外部为白色像素；

所述码块区域位于四边形边界内部，码块由NxN的黑色和白色方形色块组成的编码信息。

本发明还提供一种基于组合图案标定板的结构光相机参数标定方法，包括步骤：

S1：利用权利要求1中的多个组合图案标定板，各组合图案标定板具有图案不同的码块区域；

S2：采集分布排列的多个组合图案标定板的图像，并进行预处理；

S3：计算图像每个像素的局部梯度；将梯度辐值和方向一致的像素区域设置为连通域；

S4：将连通域中梯度大于设定阈值的连通域作为标定图案的边缘，边缘像素点使用直线拟合成不同的线段；

S5：遍历所有的线段，检测四个依次邻接的线段能否组成完整的四边形，并检测所有具有完整四边形的区域是否包含有效的编码区域；

S6：将检测到的编码与编码库的图案进行匹配，计算编码对应的图案在标定板中的坐标，以及四边形四条线段的交点在图像中对应的坐标；

S7：根据图像中的像素坐标和对应的标定板坐标，对结构光相机参数进行标定。

作为优选的，在各组合图案标定板上，NxN矩阵的所有元素连接起来构成的一维向量之间汉明距离大于设定的阈值。

作为优选的，在各组合图案标定板上，码块区域内的图案均具有唯一的坐标编码。

作为优选的，以三角函数作为各组合图案标定板的排列规则。