[发明专利]一种摄像装置光心位置标定方法及装置

说明书

本申请涉及一种摄像装置光心位置标定方法及装置，首先选定摄像机器人工作空间内一个固定于地面的标记点P，并选定机器人末端一个工具点T，确定工具点T和标记点P在机器人坐标系中的位置，并控制机器人运动，使工具点T到达标记点P处，确定出在机器人坐标系中的位置，进一步控制摄像装置运动，使标记点P位于画面中心，记录机器人位置一及标记点P在画面中的坐标，进一步操作摄像机沿垂直于摄像机光轴的方向平移，并保持标记点P在摄像机画面内，记录机器人位置二及标记点P在画面中的坐标，而后根据已知参数即可计算得到摄像机光心位置。本申请的标定方法不需要特制的标定板，便于就地取材，应用方便，操作过程简单易行。

技术领域

本申请涉及影视特种拍摄领域，具体而言，涉及一种摄像装置光心位置标定方法及装置。

背景技术

摄像机器人是视觉特效的重要素材拍摄装备。摄像机器人控制摄像机运动，其轨迹被精准地记录、存储在计算机内，轨迹数据可以编辑修改，拍摄轨迹可以精确再现，这是人工操作无法实现的。实践中，同一运动轨迹拍摄的各层影像素材在计算机中，用3D图像软件制作出多种复杂的特技影视效果，例如比例缩放、群体效果、多次拍摄等。

在拍摄应用中，摄像机安装在机器人末端，为精确控制摄像机的空间位置及姿态，需要预先对摄像机在机器人末端的安装位置及姿态进行标定，确定摄像机坐标系与机器人坐标系的位姿转换关系。已有方法中，为标定机器人与其末端相机的位姿关系，通常借助特制的标定板，将标定板置于固定位置，并控制机器人带动相机从不用角度采集标定板图像，并记录相应的机器人位置参数，通过图像处理得到标定板上特征点的图像坐标，最后利用得到的数据解算出相机在机器人末端的安装位置与姿态。这种方法需要特制的标定板，且操作、计算过程复杂，适用于精度要求较高的工业测量应用领域，而在影视拍摄领域，标定精度不需要达到工业测量应用的精度，而需要更为简便易行的标定方法。

对于常规的摄像机产品，在精度要求不高的情况下，其与机器人的安装姿态可以通过机械连接关系直接确定，而对于摄影成像的光心位置，是一个相机成像模型中的虚拟位置，且摄像机使用镜头焦距不同，则光心位置也不同，需要通过标定确定其位置。现有的通过标定板进行标定的方法复杂，导致操作操作不便，且应用成本高。

发明内容

本申请的目的在于提供一种摄像装置光心位置标定方法及装置，用于解决现有摄像装置中光心标定精度高导致的标定过程复杂的问题。

本申请是通过下述技术方案实现的：提供一种摄像装置光心位置标定方法，应用于摄像装置，所述摄像装置安装在机器人的机械臂末端，标定所述摄像装置光心位置的步骤为：

S100.获取摄像装置的镜头参数；

S200.选定工作空间内一个固定于地面的点作为标记点P，并选定机器人末端上的一个点作为工具点T；

S300.机器人的默认工具坐标系标记为T₀，根据工具点T在默认工具坐标系中的位置(x_T1，y_T1，z_T1)建立工具坐标系T₁，根据工具坐标系T₁的角度参数确定出工具坐标系T₁至默认工具坐标系T₀的旋转变换矩阵R₁；

S400.操作机器人，使机械臂的工具点T移动至标记点P，使工具点T与标记点P重合，记录此时机器人的坐标位置(x_P，y_P，z_P)，确定标记点P在基坐标系B中的位置；