[发明专利]用于双目摄像机标定的标定板及其标定方法和标定系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域技术，具体涉及摄像机的标定。

背景技术

三维重建是从摄像机获取的二维图像信息出发，计算出物体的三维位置、形状等几何信息，并由此重建和识别场景中的物体。三维重建的关键是获取二维图像上的点与空间物体表面某点的三维几何位置的相对应关系。而这种对应关系是由摄像机成像的几何模型决定的，这些模型的参数称为摄像机参数，这些参数包括摄像机本身的内部参数和摄像机与摄像机之间的外部参数。计算这些参数的过程称为摄像机标定。

目前，在计算机视觉和摄影测量领域已经提出了多种摄像机标定方法，其中包括基于特定的实验条件如形状、尺寸已知的标定参照物求取摄像机模型参数的传统摄像机标定方法，也有不依赖于标定参照物，仅利用摄像机在运动过程中周围环境的图像与图像之间的对应关系对摄像机进行标定的摄像机标定方法。传统的使用标定参照物如标定模板的方法获得了较广泛的应用，其中典型的有Tsai的两步法，这种方法求解精度较高，但是仅仅考虑了径向畸变，对于切向畸变较大的场合就不再适用。在此基础上，张正友提出了基于平面标定板的标定方法，该方法只需利用对平面棋盘格模板在不同拍摄的一组图像即可进行标定，但是，如果这种标定方法要有高的标定精度，就需要制作高平面度的标定板，而高平面度的标定板制作困难，成本较高。这些传统的方法由于在拍摄和标定的过程中一直需要使用标定参照物，因而给拍摄操作以及标定方法的使用带来很大的不方便。

在计算机视觉和摄影测量广泛应用和迅速发展的今天，图像的极线校正、深度图/视差图的获取、自由视频的插值生成等都要用到摄像机内外参数，因此，如何快速、有效对摄像机进行标定是一个必须解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决现有摄像机标定方法技术中存在的高精度标定参照物制作困难成本高、操作复杂繁琐、标定精度不够高等不足问题，目的在于提供用于双目摄像机标定的标定板及双目摄像机标定方法。

本发明通过下述技术方案实现：

用于双目摄像机标定的标定板，包括用于接收分辨率信息、并根据分辨率输出平面棋盘格图像驱动信息的电子设备终端机，还包括用于接收平面棋盘格图像驱动信息并显示平面棋盘格图像的显示器。

标定板(Calibration Target)在机器视觉、图像测量、摄影测量、三维重建等应用中，为校正镜头畸变；确定物理尺寸和像素间的换算关系；以及确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，需要建立摄像机成像的几何模型。通过摄像机拍摄带有固定间距图案阵列平板、经过标定算法的计算，可以得出摄像机的几何模型，从而得到高精度的测量和重建结果。而带有固定间距图案阵列的平板就是标定板。常见的有实心圆阵列图案和国际象棋盘图案的标定板，这些标定板都是采用平面度很高的基板，并在基板上设置所需要的图案。由于图案精度、基板平面度要求很高，往往一个标定板的成本非常昂贵，且整个制作困难成本高、且这种标定板的标定操作复杂繁琐、标定精度不够高等不足问题。

本发明与现有标定板最大的不同在于：采用电子设备驱动显示器来显示图案，必如采用PC主机获取PC显示器的分辨率，根据分辨率制作与之对应的棋盘格图像，并将棋盘格图像显示出来作为标定板。根据不同分辨率的显示器制作与之相应的棋盘格图像，使得PC能够显示出足够清晰的标定棋盘格，提高标定精度。这种方法可以使得显示器尽可能的显示很多的棋盘格，以提高标定精度，而传统的标定板，棋盘格的数量仅有几种规格，要提高棋盘格数量必须要定制，且制作成本较高，且每一套标定系统所需要的标定板也会有所不同，因此每变化一套标定系统则需要设计对应的标定板，因此，这个标定周期则会大大增长，为了适应这些要求，本发明利用电子设备终端机和显示器配合，第一，可以快速形成并能按照预定要求显示棋盘格的显示器，第二，制作成本低，第三，可以利用显示器显示不同的亮度的棋盘格的标定板，从而使用不同光线条件下的标定环境，使得标定图像受关线影响的情况降低，通过上述的标定板，可以以低成本高精度的方式为标定系统提供对应需求的标定板。

本发明根据不同分辨率的显示器制作与之相应的棋盘格图像，使得PC能够显示出足够清晰的标定棋盘格，提高标定精度。由于本发明采用的是依据显示器的分辨率来制作棋盘格图像，其中显示器的分辨率为矩形单元格，而棋盘格图像也为矩形单元格，因此二者可以很好的对应设置，而传统技术采用圆形标定板，无法与显示器分辩率的矩形单元格简单有效的对应起来，需要复杂的计算方法来实现，这就必然会导致精度下降。

采用棋盘格图像与采用圆形图像的差异：