[发明专利]用于快速标定摄像机内外参数的编码立体靶标及其编码方法

说明书

本发明公开了一种用于标定摄像机内外参数的编码立体靶标及其编码方法，所述编码立体靶标，主要应用于摄像机内外参数的标定，包括基准平面板、编码平面靶标板和连接机构，所述基准平面板的表面划分为S个区域，S为正整数且S＞3，每个区域内固定设置一个连接机构，每个连接机构的端部活动连接有一个编码平面靶标板，每个编码平面靶标板的空间姿态可活动调节，所述编码平面靶标板上均设置有编码平面靶标；通过对每个编码平面靶标内的所有标定角点进行编码，从而完成整个编码立体靶标的所有标定角点的编码，在多摄像机标定时可实现不同标定图像中同名标定角点的高精度和实时匹配，实现高精度摄像机标定。

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域中的摄像机标定领域，具体为一种用于快速标定摄像机内外参数的编码立体靶标及其编码方法，用于单目摄像机标定、双目摄像机标定以及多目视觉系统的标定。

背景技术

计算机视觉技术是通过对二维图像的处理和计算，获取实际空间中物体的三维信息，因此被广泛应用于三维测量、视觉定位、目标跟踪等等诸多领域。在计算机视觉中，摄像机标定是其首要解决的重要问题之一，同时也是计算机视觉领域的一大热点问题和难题。摄像机标定是为了获取较为准确的摄像机内外参数，进而获取空间三维坐标与图像二维坐标之间的关系。

为了完成摄像机的标定过程，通常需要标定靶标帮助实现。其中，张正友(Z.YZhang)于1999年给出了基于平面靶标的摄像机标定算法，该方法利用传统的平面棋盘格靶标，使得摄像机标定过程变得简单易操作，为后续的摄像机标定技术的发展奠定了良好的基础。同时，随着计算机视觉技术的不断发展，传统的平面棋盘格靶标暴露出很多缺陷，例如在实际标定过程中，往往会出现靶标图像拍摄不完整、靶标图像的方向信息缺失等问题，另外，传统的平面棋盘格靶标需要大量拍摄不同位姿的靶标图像进行分析，且在控制靶标的空间位姿的过程中往往包含较大误差，降低了标定过程的准确度和可操作性。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提出了一种用于快速标定摄像机内外参数的编码立体靶标及其编码方法，实现在保持较高精度的前提下，完成单目或多目视觉的单幅图像的标定过程，提高标定过程的可操作性和效率。

为实现上述效果，本发明采用的技术方案为：提供一种用于快速标定摄像机内外参数的编码立体靶标，所述编码立体靶标包括基准平面板、编码平面靶标板和连接机构，所述基准平面板的表面划分为S个区域，S为正整数且S＞3，每个区域内固定设置一个连接机构，每个连接机构的端部活动连接有一个编码平面靶标板，每个编码平面靶标板的空间姿态可活动调节，所述编码平面靶标板上均设置有编码平面靶标。

进一步的，所述编码立体靶标的基准平面板是一个长度为a、宽度为b、厚度为c的长方体薄板结构；基准面的每个区域、对应区域内的连接机构、对应连接机构上的编码平面靶标板及对应编码平面靶标板上的编码平面靶标的编号分别记为其中

在基准平面板中，选择长度为a、宽度为b的矩形表面为基准面，将基准面划分为S个区域的划分方法如下：

步骤a、任取基准面的一个顶点记为基准坐标系的原点o，在基准面中将相交形成原点o的长为a的一条边记为基准坐标系x轴确定边N₁，在基准坐标系x轴确定边N₁上取基准面的另一个与原点o不重合的顶点记为基准坐标系x轴确定边N₁上第一点o₁，记向量为基准坐标系x轴确定向量在基准面中将相交形成原点o的长为b的一条边记为基准坐标系y轴确定边N₂，在基准坐标系y轴确定边N₂上取基准面的另一个与原点o不重合的顶点记为基准坐标系y轴确定边N₂上第一点o₂，记向量为基准坐标系y轴确定向量其中，基准坐标系x轴确定边N₁与基准坐标系y轴确定边N₂是2条互不相同的边；以基准坐标系x轴确定向量的方向作为基准坐标系的x轴的正向，以基准坐标系y轴确定向量的方向作为基准坐标系的y轴的正向，采用右手定则建立基准坐标系o-xyz；