[发明专利]一种面向图像畸变分区求解的标定场设计和图像处理方法

说明书

本发明属于计算机视觉测量技术领域，提供一种面向图像畸变分区求解的标定场设计和图像处理方法。首先，设计由光刻在正方形基底上的数个矩形块和圆构成的标定场。其次，对圆、角点进行检测，并对直线上边缘点进行图像处理，重新筛选边缘点。然后，通过判断边缘点与设定的角点编号、同心圆半径以及构成封闭区域的多条曲线方程间的关系，实现标定场上指定目标直线片段上边缘点的提取。本发明标定场上的圆、角点和直线，分别配合图像算法实现像平面与标定场方位的调整，标定场上指定边缘点的提取和相机内参数求解，以及图像畸变的独立求解。此外，图像处理方法可实现标定场上目标直线片段上边缘点的提取，满足了不同分区策略对指定边缘点的提取需求。

技术领域

本发明属于计算机视觉测量领域，涉及一种面向图像畸变分区求解的标定 场设计，以及对标定场进行图像处理的方法。

背景技术

视觉测量技术属于新兴的多学科交叉技术，因具有非接触、直观性强、实 时性高以及三维全场感知的优势，被应用到众多领域。该技术通过图像处理结 合已经求解的相机模型参数来定性以和定量表达被测对象信息。相机模型参数 包含内参数、外参数以及畸变系数，这些参数求解的精确性是视觉高精度测量 的前提。在近景摄影测量过程中，镜头成像畸变严重，是以上参数中制约视觉 测量精度提升最为关键的因素。图像畸变具有中间小，四周大的性质，在图像 上分布不均匀。为解决该问题，对图像畸变进行分区，并对畸变进行独立求解， 是避免成像模型各参数误差相互影响，实现图像畸变准确求解的有力途径。为 此，迫切发明一种面向图像畸变分区求解的标定场设计和图像处理方法

南京汇川工业视觉技术开发有限公司的李勃等人发明的专利号为CN201810708668“一种鲁棒的镜头畸变校正方法”发明了从摄像机参数中单独 分离镜头畸变的方法，该方法采用棋盘格为标定场，图像处理包括基于 Shi-Tomasi算子的角点粗提取和基于对称约束的角点位置精定位。该发明仅采用 一种畸变系数表征整张图像的畸变，未涉及指定图像特征的图像处理。武汉精 测电子集团股份有限公司的董文忠等人授权的专利号为ZL 201610008261“一种 用于自动光学检测的镜头畸变矫正方法及系统”发明了一种镜头畸变矫正方法 及系统，发明人选取非均匀的棋盘格作为标定场。首先，该发明对角点进行粗 提取。然后，通过腐蚀膨胀和blob分析精确检测角点的像素位置。最后，根据 角点真实坐标与理论坐标间的差异解算畸变系数，该发明提取了标定场上的全 部角点，但未涉及标定场上指定特征的图像处理。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，发明一种面向图像畸变分 区求解的标定场设计和图像处理方法。首先，设计了由光刻在正方形基底上的 数个矩形块和圆构成的标定场，每一行所有矩形块的水平边组成了水平直线， 每一列所有矩形块竖直边组成了竖直直线6，两两矩形块顶点的交点构成了角点。 其中，圆可实现像平面与标定场间平行关系的调整；直线可实现图像畸变的独 立求解；角点可为指定直线上边缘点的提取提供约束，另外，还可用来完成相 机模型中内参数的求解；其次，对标定场上的圆、角点和指定直线上的边缘点 进行图像处理，在定位到角点和圆重心的像素坐标后，通过相邻角点的距离约 束和相邻角点直线的上下公差约束对canny算子检测到的直线边缘点进行重筛选，然后，通过判断边缘点与设定的角点编号、同心圆半径以及构成封闭区域 的多条曲线方程间的关系，实现标定场上指定目标直线片段上边缘点的提取， 从而为分区畸变求解提供数据支撑。

本发明一种面向图像畸变分区求解的标定场设计和图像处理方法，发明的 标定场包含圆、直线和角点三种元素，可分别实现标定场和像平面间的平行调 整、图像畸变的独立求解、标定场指定直线边缘点的提取和相机内参数的求解， 设计的标定场兼顾了多种功用。此外，通过判断边缘点与设定的角点编号、同 心圆半径以及构成封闭区域的多条曲线方程直线的关系，可实现指定直线片段 上边缘点的提取，满足了不同分区策略对直线边缘点的提取需求。面向图像畸 变分区求解的标定场设计和图像处理方法具体如下：

(1)标定场设计