[发明专利]一种基于平面靶标组合的大视场相机标定方法

说明书

本发明实施例公开了一种基于平面靶标组合的大视场相机标定方法，涉及视觉测量技术领域，能够解决视场标定过程中，大型靶标使用不便、可操作性低的问题。本发明包括：在改变视场中放置的各个靶标的位置和角度后，获取标定图像；利用各个靶标平面相对于相机成像平面的单应性变换矩阵，对各个靶标平面相对于基准靶标平面进行单应性变换，得到各个靶标的虚拟特征点坐标，其中，基准靶标所在平面为所述基准靶标平面，每一个靶标对应一个靶标平面；利用所述虚拟特征点坐标构造虚拟靶标，并在修正各个靶标上的特征点的重投影误差后，获取相机标定参数。本发明适用于视场标定过程。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，尤其涉及一种基于平面靶标组合的大视场相机标定方法。

背景技术

在视觉测量技术的发展过程中，目前主要通过视觉测量模型来描述三维场景信息与二维图像信息之间的坐标关系。实现在具体仪器上，视觉测量模型的参数对应的就是相机参数。在实际应用过程中，视觉测量模型的参数的标定精度，直接影响测量系统的测量精度与效率。

在大视场测量系统标定的工况场景中，由于拍摄画面较大，成像畸变严重。若采用传统的张氏标定方法，虽然在理论上可以获得较高的标定精度，但实际操作中需要保证标定靶标尽可能覆盖整个视场范围。

但由于常规平面靶标的加工尺寸和制造精度的限制，以至于往往不能满足全场标定的需求，而大型高精度靶标在制造、携带、维护等方面又存在诸多困难。因此虽然张氏标定方法在理论上有诸多优点，还需要突破大视场视觉测量中的技术问题，从而才能实现较为优异的工程应用效果。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于平面靶标组合的大视场相机标定方法，能够解决视场标定过程中，大型靶标使用不便、可操作性低的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

在改变视场中放置的各个靶标的位置和角度后，获取标定图像；

利用各个靶标平面相对于相机成像平面的单应性变换矩阵，对各个靶标平面相对于基准靶标平面进行单应性变换，得到各个靶标的虚拟特征点坐标，其中，基准靶标所在平面为所述基准靶标平面，每一个靶标对应一个靶标平面；利用所述虚拟特征点坐标构造虚拟靶标，并在修正各个靶标上的特征点的重投影误差后，获取相机标定参数。

具体的，所述在改变视场中放置的各个靶标的位置和角度后，获取标定图像，包括：在每一个变动周期中，分别改变一次所述视场中放置的各个靶标的位置和角度，并获取标定图像，重复n次变动周期，得到n幅标定图像，其中，在变动周期开始前，所述视场中的各个靶标为自由放置，n为正整数，n大于10。

具体的，所述利用各个靶标平面相对于相机成像平面的单应性变换矩阵，对各个靶标平面相对于基准靶标平面进行单应性变换，得到各个靶标的虚拟特征点坐标，包括：选取所述视场中放置的第一靶标作为基准靶标，所述第一靶标所在平面为所述基准靶标平面；获得所述第一靶标之外所有靶标的特征点在基准靶标平面的虚拟特征点坐标。

本实施例针对传统标定方法的缺陷和问题，提出一种基于平面靶标组合的大视场相机标定方法，利用平面单应性变换将视场中小型靶标组合为一个大型靶标，解决了大型靶标加工困难、使用不便等问题，同时不需要限制各个小型靶标之间的位置关系，提高了大视场标定的可操作性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的标定靶标结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于平面单应性变换的大型靶标构造示意图；