[发明专利]分区域的双目相机标定方法

说明书

本发明提供了一种分区域的双目相机标定方法，包括照片采集和标定过程，把工作区域分为多个子区域分别进行标定，在不同子区域使用不同标定参数进行坐标计算，标定过程中首先检索角点，然后进行单目标定，在考虑相机畸变的情况下再进行双目标定。标定完成后进行数据保存再根据标定结果进行实际应用。利用本发明提供的标定方法可以克服单一标定参数在不同区域测量精度相差较大问题。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，具体是一种分区域的双目相机标定方法。

背景技术

在视觉测量系统中，相机的标定精度至关重要，将影响整个测量系统的精度。在对双摄像头标定时，目前一般利用圆点、棋盘格或者二维码棋盘格标定板等专业标定设备，采用如张正友标定法等算法，可以得到比较理想的畸变模型参数(内参数)与相机之间的位置关系(外参数)。

传统的相机标定方法可对整个画幅进行相机标定，从而得到一组相机参数，利用这组参数进行像点修正。由于这组标定参数是由整幅影像内的像素点计算得到的，因此参数本身就是整幅画面的平均修正。但是由于相机和镜头加工工艺过程中难免会出现偏差，即使有些镜头经过了精加工，也不可能保证物体经过镜头投影到感光元件上的影像在每一处的畸变都相同，因此在精度要求较高的场景，仅使用一组平均的修正参数计算测量结果时，不同区域所测量结果的精度表现往往难以保持一致，无法保证全局均到达高精度测量要求。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种分区域的双目相机标定方法，把工作区域分为多个子区域分别进行标定，在不同子区域使用不同标定参数进行坐标计算，克服了单一标定参数在不同区域测量精度相差较大问题。

一种分区域的双目相机标定方法，具体过程为：

S1、确定双目相机工作区域的大小，在双目相机工作距离上标示出两个相机影像拍摄的重叠区域作为工作区域。根据工作区域大小把工作区域分割为N*M个子区域，对每个子区域分别赋予独立的标识。根据子区域的大小分别确定标定板的尺寸，要求每个子区域能容纳完整的标定板，并且标定板面积不小于每个子区域面积的三分之一。

S2、双目相机分别采集每个子区域中不同角度的标定板的照片，要求每个子区域采集的照片包含完整的标定工具，并且每个子区域采集的照片数量应该能单独完成一次标定。

S3、检索角点：

将棋盘格图片统一调整至设定的分辨率，并转为灰度图；利用Harris算法搜索确定棋盘格图片中的角点位置；利用亚像素精确化方法对获得的角点位置进行精确化，进而获得角点的图像坐标；

S4、对双目相机的每个子区域对应的照片分别进行标定，把每个子区域的照片集作为独立标定图片集单独进行一次标定。

为了通过图像计算出拍摄物体的空间位置，需要确定图像坐标系与世界坐标系之间的映射关系。图像由世界坐标系转换为像素坐标系，包括由世界坐标系M_w转换为相机坐标系M_c、由相机坐标系转换为图像坐标系M_xy、由图像坐标系转换为像素坐标系M_p三个过程；

(1)由世界坐标系转换到相机坐标系：

其中R为正交选择矩阵

T为平移矩阵

(2)由相机坐标系转换到图像坐标系：

设空间上的点P在相机坐标系下的齐次坐标为

其像点在图像坐标系的齐次坐标为

其中