[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

说明书

本发明基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置及定位方法，将形标定板放置于所有待标定相机的公共视野内，各待标定相机xyz_i分别对标定板XYZ_j拍摄图像image_ij，利用Canny等算法提取轮廓得到初始轮廓组后，进行初步过滤，得到的值图Image_ij计算网格特征建立无向图、聚类分析、再次进行边缘检测和轮廓提取过滤、排序后计算归一化世界坐标，不需要对圆点或圆环的大小、间距和数量等进行预先配置；算法中也无需尝试自适应调整图像阈值参数等，标定速度快；对于遮挡、标定板脏污、标定场景中存在相似标定板等鲁棒性更强。

技术领域

本发明属于光学图像测量和机器视觉应用技术领域，具体涉及一种基于圆 形标定板的高鲁棒性标定装置及定位方法。

背景技术

相机标定是众多机器视觉应用的第一步，由于系统应用精度基本取决于标 定结果的准确性，因此相机标定在机器视觉应用中起着举足轻重的作用。

现有技术中常见的标定板类型大致可分为三类：棋盘格标定板、圆点/圆环 标定板和各种自定义形状的标定板。其中特制的或者自定义形状的标定板，如 ChArUco标定板和Kalibr标定板等，设计加工复杂会引起成本增加且适用性差； 棋盘格角点类标定板虽然易于定位、检测精度较高而得以广泛应用，但是容易 受到噪声和模糊影响，关键是对于需要标定类似于投影仪的“逆小孔成像相机” 设备的系统(如结构光测量系统)由于棋盘格角点处存在黑白急剧变化，会造 成检测精度下降；针对前述角点类标定板的缺点，行业内一般采用圆点或圆环 类标定板。

对于圆点或圆环标定板的检测，现有方法通常包含以下几种方法。一种是 OpenCV开源库采用的方法，这种方法对整幅图像进行循环二值化操作并提取轮 廓，然后根据用户的配置，对轮廓面积、圆点个数和圆度等进行过滤，最后通 过聚类分析的方法找出距离最近的、且符合用户配置数量的圆点作为检测结果， 这种方法需要用户配置参数、自动化程度低，需要循环二值化、轮廓检测等操 作，检测速度低，并且没有定向功能所以不适用于多设备标定，当标定板存在 部分遮挡等情况时也会检测失败。

其它方法如高健等人的名为“一种投影仪标定方法”的专利(申请号CN201710293985.5)中采用了自制的圆点标定板，将圆点按照半径分为三类， 用于确定圆点数量和定向，虽然这种方法在标定板一定程度上可以减少用户配 置难度，但依然不能解决标定板遮挡、脏污、相似物干扰等情况下检测失败的 问题，并且在标定板相对于相机成像平面切斜角度较大时三类圆点区分检测难 度增大也可能造成检测失败。

又如陈辉等人的名为“摄像机标定板、标定方法以及摄像机”的专利(申 请号CN201811526921.6)中对标定板的边界尺寸、圆点间距和大小等进行了约 束，以提高标定板检测的鲁棒性，但这也增加了标定板的设计制造成本，并且 也需要用户预先参数配置以减少脏污和相似干扰物等影响。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种能够对多设 备同时标定，检测速度快，检测效果好，防止遮挡、脏污、相似物干扰，成本 低廉，操作方便的基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置及定位方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置，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。

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。

一种使用上述基于圆形标定板的高鲁棒性标定装置定位方法，包括以下步 骤：