[发明专利]一种圆形阵列标定板中圆心像素坐标确定方法

说明书

本发明公开了一种圆形阵列标定板中圆心像素坐标确定方法，包括：利用被标定相机拍摄得到包括圆形阵列标定板及其背景的原始图案；对原始图案进行自卷积处理，估算圆形阵列中心坐标；利用旋转直线法测量圆形阵列的倾角；测量圆形阵列相邻圆形的圆心间距；根据所得到的中心坐标、倾角、圆心间距，推演圆形阵列各圆心像素坐标；利用质心法迭代优化各圆心像素坐标。本发明能够有效提高圆形阵列的标定精度与标定效率。

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，特别是涉及一种圆形阵列标定板中圆心像素坐标确定方法。

背景技术

标定板广泛应用于机器视觉、图像测量、摄影测量及三维重建中，为校正镜头畸变、确定物理尺寸及像素间的换算关系提供原始目标图案。相机标定是进行三维测量和三维重建的重要一步。相机标定的途径是根据相机模型，由已知特征点的图像坐标和世界坐标求解相机的模型参数，特征点提取的精度直接决定标定结果。

目前相机标定采用较多的是二维平面标定板，有棋盘格标定板、圆形阵列标定板和网格标定板等。在光学测量领域，圆形是极为常见的一种图形特征，与棋盘格标定板或网格标定板的角点提取相比，圆形识别具有成功率高、噪声抑制性强、且对分割阈值不敏感等特点，在实际视觉系统中承担重要作用，应用更为广泛。

目前，圆形阵列的标定存在一些问题。一方面，标定过程受标定板自身背景及标定板以外复杂背景的影响，会造成像素坐标计算错误。另一方面，标定过程需要通过目视估计，输入圆形半径像素数或圆心间距像素数等参数，一旦参数设置不当可能会引起标定结果无效。因此，需要设计一种不依赖于目视估计、输入参数的计算方法，提升圆形阵列的标定精度与标定效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆形阵列标定板中圆心像素坐标确定方法，能够有效提高圆形阵列的标定精度与标定效率。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种圆形阵列标定板中圆心像素坐标确定方法，包括：利用被标定相机拍摄得到包括圆形阵列标定板及其背景的原始图案；对原始图案进行自卷积处理，估算圆形阵列中心坐标；利用旋转直线法测量圆形阵列的倾角；测量圆形阵列相邻圆形的圆心间距；根据所得到的中心坐标、倾角、圆心间距，推演圆形阵列各圆心像素坐标；利用质心法迭代优化各圆心像素坐标。

优选地，所述对原始图案进行自卷积处理，估算圆形阵列中心坐标包括：对原始图案进行图像灰度化处理，得到第一图像；将第一图像与其自身进行卷积计算，得到自卷积结果，作为第二图像；取第二图像灰度最大值处的像素坐标，根据自卷积原理，得到估算的圆形阵列中心坐标。

优选地，所述利用旋转直线法测量圆形阵列的倾角包括：在与第二图像大小相同的空白图像上，构造通过所述圆形阵列中心坐标、水平倾角不同的直线，设直线经过的像素点灰度值为1、其余像素点灰度值为0，得到图像组，计算该图像组中每一幅图像与第二图像的点乘结果得到数组；取所述数组中的最大值所对应的水平倾角作为圆形阵列的倾角。

优选地，水平倾角不同的直线包括水平倾角由0°起，每次增加规定角度，直至水平倾角大于180°的一组直线。

优选地，所述测量圆形阵列相邻圆形的圆心间距包括：对第一图像进行二值化处理，得到第三图像；在与第三图像大小相同的空白图像上，构造以所述所述圆形阵列中心坐标为圆心、半径不同的圆，设圆内像素点灰度为1，圆外像素点灰度为0，得到第四图像；根据第四图像与第三图像的交集像素点数变化规律，计算相邻圆形的圆心间距。

优选地，根据第四图像与第三图像的交集像素点数变化规律，计算相邻圆形的圆心间距，包括：构造以所述圆形阵列中心坐标为圆心、半径为1的圆，得到第四图像；计算第四图像与第三图像的交集图像，统计图像中灰度为1的点的个数，记为p；每次增加半径增量dr，直至p不再增加，此时的半径记为dmin；继续增加半径增量dr，直至p再次增加，此时的半径记为dmax；计算获得相邻圆形的圆心间距D：D＝dmax+dmin。

优选地，所述半径增量dr满足：0＜dr≤1。