[发明专利]一种用于远心相机的标定装置和标定方法

说明书

本申请公开了一种用于远心相机的标定装置和标定方法，该标定装置包括标定板、标定处理装置和至少两个辅助相机。每个辅助相机和待标定远心相机用于拍摄标定板在公共视野的不同位置的图像，以获取至少两组标定图像组，标定处理装置用于依据获取的至少两组标定图像组对待标定远心相机进行标定，将至少两个辅助相机和待标定远心相机构建成多目视觉三维重建系统，以额外加入三维平面约束的方式来提高远心相机的标定精度，进而提高了三维重建系统的精度，并使得远心相机的标定精度更高、更可靠。

技术领域

本发明涉及机器视觉成像及视觉三维重建技术领域，具体涉及一种用于远心相机的标定装置和标定方法。

背景技术

远心镜头主要是为消除传统工业镜头视差而设计的，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率恒定，这对被测物不在同一物面上的情况是非常重要的应用，也是目前机器视觉领域广泛应用的高精度尺寸测量的图像采集镜头。远心镜头由于其特有的平行光路设计，低畸变的成像质量，一直为对镜头畸变要求很高的机器视觉应用场合所青睐。尽管远心镜头本身的畸变较普通工业镜头来讲是非常微小的，但在很多情况下并不能忽略，因此，要对远心镜头进行标定，来修正畸变，是机器视觉高精度测量流程中必不可少的重要环节，在精密测量的应用领域，准确获取远心相机的姿势矩阵也是很非常重要的环节，例如基于远心相机的三维重建系统，精确的内外参数决定了三维重建的精度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何提高远心相机的标定精度。

根据第一方面，一种实施例中提供一种用于远心相机的标定装置，包括标定板、标定处理装置和至少两个辅助相机；

所述标定板用于依次分别设置在待标定远心相机和每个所述辅助相机的公共视野的不同位置上，以用于所述待标定远心相机和每个所述辅助相机获取至少两组标定图像组；每组所述标定图像组包括当所述标定板设置在所述公共视野中的一个位置上时所述待标定远心相机和每个所述辅助相机各自获取的标定图像；所述标定板上设置有若干个标定特征点；

每个所述辅助相机用于当所述标定板设置在所述公共视野的每个不同位置上时，获取对应所述标定板在所述公共视野中每个不同位置的辅标图像，并将所述辅标图像作为所述标定图像组中的一个标定图像；每个标定图像上包括所述标定板上每个所述标定特征点所成的像；

所述标定处理装置用于依据获取的至少两组所述标定图像组对所述待标定远心相机进行标定。

一实施例中，所述辅助相机为辅助针孔模型相机；或，所述辅助相机包括辅助针孔模型投影仪和辅助针孔模型相机。

一实施例中，所述依据获取的至少两组所述标定图像组对所述待标定远心相机进行标定，包括：

应用预设标定方法依据所述标定图像组对所述辅助相机进行标定，以获取所述辅助相机的辅助标定参数；所述辅助标定参数包括内参矩阵Ks、畸变参数Ds和外参数Rs；

依据所述辅助标定参数估计标定板特征阵列的三维坐标；所述标定板特征阵列的元素包括所述标定板上每个所述标定特征点；

依据所述标定板特征阵列的三维坐标获取所述待标定远心相机的相机标定参数；所述相机标定参数包括所述待标定远心相机的内参矩阵Ks、外参数Rs和畸变参数Distort{k1,k2,k3,p1,p2}；其中，k1、k2和k3是切向畸变系数，p1和p2为径向畸变系数。

一实施例中，至少一个所述辅助相机获取的所述标定图像只用于对所述待标定远心相机进行标定，至少两个所述辅助相机获取的所述标定图像只用于组成多目视觉三维重建系统，以对所述待标定远心相机的标定进行优化。

一实施例中，所述预设标定方法包括张正友标定法或Tsai两步标定。

根据第二方面，一种实施例中提供一种用于远心相机的标定方法，应用于如第一方面所述的标定装置，以对远心相机进行标定和畸变校准，包括：