[发明专利]基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置及定位方法

权利要求书

1.一种基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置，其特征在于：包括有背景板和至少一个待标定相机，在背景板与待标定相机之间设置有圆形标定板、相似干扰物、脏斑污渍和遮挡物，圆形标定板、相似干扰物、脏斑污渍和遮挡物分别通过透明支撑杆固定支撑于背景板上，或者通过钢丝悬吊于背景板上方；所述圆圆形标定板、相似干扰物、脏斑污渍和遮挡物位于所有待标定相机的公共视野范围内。

2.根据权利要求1所述基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置，其特征在于：所述圆形标定板上设置有任意大小、任意数量、任意规则排列的圆点或者圆环。

3.一种根据权利要求1～2之一所述基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置的定位方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将待标定相机标记为xyz_i(i＝1，2，3...，I，I≥1)；

S2、将所有待标定相机的公共视野标记为∩_iFOV_i，假设此时标定板位姿XYZ_j，标定板上各圆心在位姿XYZ_j中的坐标为其中表示标定板位姿XYZ_j相对于相机组{xyz_i}的转换矩阵、P_k表示标定板上各圆心的世界坐标；

S3、各待标定相机xyz_i分别对标定板XYZ_j拍摄图像一副图像image_ij，假设各图像分辨率为(w_i，h_i)，然后进行如下预处理：自适应阈值进行二值化得到黑白二值图Image_ij，然后利用Canny等算法提取轮廓得到初始轮廓组{contour_ijl}，l＝1，2，3...，L_ij；

S4、对初始轮廓组进行进行初步过滤；

利用每一条轮廓contour_ijl计算轮廓面积Area_ijl、形状系数Circularity_ijl以及Hu旋转和缩放不变矩HuMoments_ijl：如果且且则保留该轮廓，否则删除并将二值图中该轮廓内的像素点p填充为白色：

Image_ij(p∈contour_ijl)＝255

上述判断条件中和均表示阈值；

S5、利用上一步得到的二值图Image_ij计算网格特征

S6、对求局部极大值点集E_ij表示当前网格特征中计算得到的极大值点的个数，E_ij≥3；

S7、将上一步得到的极值点作为顶点，建立无向图其中表示两个顶点之间的连线即边，的构建规则如下：任意选取两个顶点作为基准点，计算出两者之间的像素距离，并以此距离作为基准距离；若极值点集中任一极值点到两个基准点中任一点的距离都不大于基准距离，则连接两个基准点形成一条无向的边；得到E_ij-1条边，即G_ij＝E_ij-1；

S8、将G_ij条边按方向聚类分析分为两类，各类分别计算均值作为参考向量，并表示成和

S9、对S4中的二值图再次进行边缘检测和轮廓提取，将各轮廓中心作为顶点，重复S7，建立无向图并利用参考和的向量长度和方向对无向图的顶点和进行过滤；

S10、建立圆或圆环中心点图像坐标与对应的物理坐标P_k之间的一一映射，即对无向图的顶点进行排序；

S11、计算其它点相对于O_ij的世界坐标：

首先在无向图中计算各点到O_ij点的、分别在基准方向u_ij和v_ij上的最小曼哈顿距离

其中和分别表示对应点在图中的横纵坐标；

然后计算到O_ij点的图像像素距离并将其投影到基准方向u_ij和v_ij得到和如果则保留该点，否则删除该点，此时e_ij≤k；

再对点集按和从小到大进行排序，并计算对应点的世界坐标

其中sign(·)表示符号函数、W和H分别表示标定板上水平和竖直方向上相邻圆点或圆环点中心距；

S12、获得圆或圆环中心点的图像坐标以及对应的世界坐标

S13、进一步优化。