[发明专利]一种激光与相机相对位姿关系的标定方法

摘要

本发明公开了一种标定激光和相机相对位姿的方法，涉及计算机视觉与图像处理领域。该方法包括以下步骤安装激光器与相机，制作棋盘格标定板，定义世界坐标系、相机坐标系与图像坐标系，标定相机内参，将激光束打在标定板上并采集含有完整标定板的图像，提取图像上的激光点，计算激光点在相机坐标系下的坐标，计算激光束在相机坐标系下的直线方程，计算激光与相机坐标系的交点及夹角。本发明方法仅使用棋盘格标定板即能够测量激光与相机坐标系的相对位姿关系，可操作性好，测量精度高，且步骤简单。本发明提出的测量方法实用性较高，测量结果能应用于计算机视觉测量等领域。

主权项

一种激光与相机相对位姿关系的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将相机和激光器固定在一起，并保证它们的相对位置以及相机的内部参数不发生改变；定义相机坐标系OC、世界坐标系OW；对相机的内部参数进行标定，得到相机的内部参数矩阵其中(fx,fy)为相机的等效焦距，(u0,v0)为相机光心坐标；步骤二、取标定板并正对于激光器发射出的激光束，打开激光，移动标定板，并始终使激光束的中心打在标定板上，用相机采集标定板的图像；所述的标定板采用黑白格标定板；相机采集标定板的图像时，固定相机不动，将标定板由近及远放在六个不同的距离下，记录相机采集到的各距离下图像上激光点在图像坐标系下的坐标由和相机的内部参数矩阵A计算出各个距离激光点的归一化坐标则各距离下通过相机光心与激光点的直线方程为由采集到的标定板图像计算标定板与相机之间的内部参数，计算出标定板平面在各个位置时的平面方程建立图像坐标系，首先获得激光点在图像坐标系下的坐标之后通过相机成像模型求得激光点此时在相机坐标系下的坐标然后将标定板由近及远放置在不同的位置下，重复上述步骤，按上述方法依次计算出激光点在各个距离位置下的坐标，记为Pc1,Pc2…Pc6；步骤三、由各位置下激光点坐标Pc1,Pc2…Pc6拟合出激光束在相机坐标系下的直线方程：x-x0m0=y-y0n0=z-z0p0]]>其中，[x0,y0,z0]为激光束直线上一点的坐标，[m0,n0,p0]为激光束直线的方向向量；由激光束在相机坐标系下的直线方程，即求得激光束与相机坐标系XOY平面、YOZ平面、XOZ平面的夹角及交点；结果如下：θXOY=cos-1(m02+n02m02+n02+p02)]]>θYOZ=cos-1(n02+p02m02+n02+p02)]]>θXOZ=cos-1(m02+p02m02+n02+p02)]]>PXOY=-z0p*m0+x0-z0p*n0+y00]]>PYOZ=0-z0p*n0+y0-z0p*p0+z0]]>PXOZ=-z0p*m0+x00-z0p*p0+z0]]>通过上式计算，完成激光束与相机坐标系夹角及交点的测量。