[发明专利]一种摄像机标定系统及其标定方法

权利要求书

1.一种摄像机标定系统，包括标定平台，其特征在于，所述标定平台包括X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构、X轴旋转机构、Y轴旋转机构、Z轴旋转机构以及固定平台；其中：

所述Z轴平移机构设置于整个标定平台的最底端，包括Z轴移动平台、Z轴滚珠丝杆以及Z轴平移机构旋转编码器；Z轴滚珠丝杆实现Z轴移动平台在Z方向的移动，通过Z轴平移机构旋转编码器记录Z轴滚珠丝杆的旋转周次，从而记录Z轴移动平台在Z方向的位置；

所述Y轴平移机构包括Y轴移动平台、Y轴滚珠丝杆以及Y轴平移机构旋转编码器；Y轴滚珠丝杆设置于Z轴移动平台上，Y轴滚珠丝杆实现Y轴移动平台Y方向的平移，通过Y轴平移机构旋转编码器记录Y轴滚珠丝杆的旋转周次，从而记录Y轴移动平台在Y方向的位置；

所述X轴平移机构包括X轴移动平台、X轴滚珠丝杆以及X轴平移机构旋转编码器；X轴滚珠丝杆设置于Y轴移动平台上，X轴滚珠丝杆实现X轴移动平台在X方向的平移，通过X轴平移机构旋转编码器记录X轴滚珠丝杆的旋转周次，从而记录X轴移动平台在X方向的位置；

所述X轴旋转机构包括X轴旋转平台和X轴旋转机构旋转编码器；所述Y轴旋转机构包括Y轴旋转平台和Y轴旋转机构旋转编码器；所述Z轴旋转机构包括Z轴旋转支架、Z轴旋转平台和Z轴旋转机构旋转编码器；所述Z轴旋转支架固定在X轴移动平台上，所述X轴旋转平台、Y轴旋转平台、Z轴旋转平台分别设置于Z轴旋转支架上，所述固定平台设置于X轴旋转平台上，实现固定平台绕X轴、Y轴和Z轴旋转，通过X轴旋转机构旋转编码器、Y轴旋转机构旋转编码器和Z轴旋转机构旋转编码器，分别记录X轴旋转平台、Y轴旋转平台和Z轴旋转平台的旋转周次，从而记录三轴旋转平台的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的摄像机标定系统，其特征在于，还包括如下任意一个或任意多个部件：

-摄像机，所述摄像机设置于标定平台的正上方；

-标定板，所述标定板可拆卸地设置于固定平台上；

-参照物，所述参照物具备特征点，并可拆卸地设置于固定平台上。

3.一种摄像机标定系统的标定方法，其特征在于，包括如下任意一个过程：

-传统标定过程；

-自标定过程；

其中：

所述传统标定过程，包括如下步骤：

第S1步：将标定平台放置于一水平位置，将摄像机固定于标定平台正上方位置；将标定板固定于固定平台上；

第S2步：调整X轴旋转旋钮、Y轴旋转旋钮以及Z轴旋转旋钮，使得X轴旋转机构旋转编码器、Y轴旋转机构旋转编码器和Z轴旋转机构旋转编码器记录的旋转角度分别为零；

第S3步：将固定平台固定于X轴旋转平台上，调整X轴滚珠丝杆和Y轴滚珠丝杆，使X轴移动平台和Y轴移动平台分别沿X轴和Y轴平移，从而使得标定板处于摄像机的视野中心位置；调整Z轴滚珠丝杆使Z轴移动平台沿Z轴移动，让标定板处于摄像机的景深范围内，得到清晰的标定板图像；

第S4步：摄像机至少处于两个不同的方位拍摄标定板，根据各轴的位置和标定平台坐标系，得到标定板的位置和姿态，进而得到摄像机的内参数标定；

所述自标定过程，包括如下步骤：

步骤S1：将标定平台放置于一水平位置，将摄像机固定于标定平台正上方位置；将具备特征点的参照物设置于固定平台上；

步骤S2：调整X轴旋转旋钮、Y轴旋转旋钮以及Z轴旋转旋钮，使得X轴旋转机构旋转编码器、Y轴旋转机构旋转编码器和Z轴旋转机构旋转编码器的旋转角度分别为零；

步骤S3：将固定平台固定于X轴旋转平台上，调整X轴滚珠丝杆和Y轴滚珠丝杆，使X轴移动平台和Y轴移动平台分别沿X轴和Y轴平移，从而使得参照物处于摄像机的视野中心位置；调整Z轴滚珠丝杆使Z轴移动平台沿Z轴移动，让参照物处于摄像机的景深范围内，得到清晰的参照物图像；

步骤S4：记录参照物的至少两个特征点在图像中的坐标，并根据特征点在图像中的坐标，预设多个正交方向，通过移动X轴移动平台、Y轴移动平台和Z轴移动平台实现参照物沿正交方向的多个方向移动适当距离，并记录沿每个方向移动后参照物特征点在图像中的坐标；以此得到多个汇集点信息，并依据摄像机模型，线性求解摄像机的内参数。