[发明专利]一种双目相机标定结果的误差评估方法

说明书

本发明提供了一种双目相机标定结果的误差评估方法。在工业生产中，对于双目相机标定，需要一个稳定可靠的方法确定标定的质量，以帮助判断标定结果，确定是否需要重新标定。现有双目标定的精确度评价研究较少，而且具有明显的局限性，无法应用于工业环境。本发明提出一种专门针对双目相机标定结果的误差评估方法，通过角点检测和曲线检测，进一步计算左右角点校正后位置的匹配误差和曲线的曲率，用于判断双目标定是否合格。该方法简单准确，能够给出明确的标定评估结果，适用于工业场景下对于双目相机的标定结果评估的要求。

技术领域

本发明涉及一种相机标定结果评估方法，特别涉及一种双目相机标定结果的误差评估方法。

背景技术

在双目立体视觉领域，双目相机标定是后续计算的基础，其标定精确度对于后续计算的精度有很大影响：标定误差较大会导致计算错误，从而导致整个视差图的计算精度降低，可靠性降低。

在工业生产中，对于双目相机标定，需要一个稳定可靠的方法确定标定的质量，以帮助判断标定结果，确定是否需要重新标定；

双目相机标定分为2个步骤：（1）单目相机标定；（2）双目校正，即将左右2个相机的图像进行校正，使得左右相机的图像共面且极点在无限远处，从而简化后续的视差计算；

现有双目相机标定的精确度评价研究较少；与单目相机标定的评估方法一样，通过世界坐标系下的角点重投影，计算与实际检测到的角点之间误差的评估方均根，作为标定结果。

对于双目相机标定，这种评价方法有以下局限性：

（1）由于标定流程和评价流程用的是同样的标定图像，容易出现过拟合现象却认为误差较小，而实际情况是，未被标定板覆盖到的位置，标定结果可能很差，因此这种评价结果不可靠；

（2）由于双目相机标定流程的局限，为了保证一组图像中角点能够一一匹配，对于左图，标定板无法覆盖偏左边的图像位置，对于右图，标定板无法覆盖偏右边的图像位置，导致标定结果对于上述无法覆盖的区域的标定误差较大，从而传统评价方法无法覆盖这部分图像的标定结果；

（3）对于图像的标定结果，标定后的左右图像角点匹配度没有被计算进去，而这对双目立体匹配算法精确度的影响最大。

发明内容

本发明提出一种专门针对双目相机标定结果的误差评估方法，主要步骤如下：

（1）在用于标定的图像之外，再次拍摄标定板，保证标定板覆盖图像的绝大部分位置，标定板边缘可以超出相机视野。此图像专门用于标定结果评价。为了确保评价结果的准确性，可以对标定板进行特殊定制，增加标定板上黑白块的密度，即增加直线和角点的密度，保证覆盖到相机的各个位置。

（2）双目标定之后，对步骤（1）得到的评价图像进行标定，得到标定后的图像。

（3）对标定后的评价图像，进行二值化操作，得到二值化后的评价图像。再对二值化后的评价图像，通过Hough变换检测曲线，从而得到多条近似直线的曲线，曲线通过一组点表示。

（4）对于标定后的评价图像，通过Harris角点检测，得到两组角点，然后通过亚像素细化，得到精确到亚像素的角点位置。

（5）对于每台相机图像检测到的多条曲线，通过贝塞尔曲线拟合，得到拟合后的曲线公式。计算每条曲线的曲率。曲线在某一点的曲率公式为：

通过公式mean(Max(k))得到平均最大曲率K，作为单个相机的标定结果畸变标定结果。

（5）对于两组角点，计算其在Y轴方向上的差别；通过公式mean(y_difference)得到平均Y轴偏差Diffavg，作为双目相机位置标定结果。