一種雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像的製造方法
2023-06-17 14:51:26
一種雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像的製造方法
【專利摘要】本發明適用於視覺領域，提供了一種雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像機，方法包括：測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數；根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取臨時參照物的形狀所對應的臨時閾值；啟動雙目攝像機拍攝臨時參照物的左右圖像；從左右圖像上分別提取出超過臨時閾值的特徵點，作為強特徵點；根據強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取像素差；根據像素差、距離及尺寸參數計算並存儲雙目攝像機的當前參數矩陣。本發明在不依賴於參照標定模板的情況下，用戶可自行選取臨時參照物置於鏡頭，得出當前參數矩陣，實現快速的在線標定，使得計算的三維數據準確，用戶體驗效果好。
【專利說明】一種雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像機
【技術領域】
[0001]本發明屬於視覺領域，尤其涉及一種雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像機。 【背景技術】
[0002]在計算雙目視覺處理三維重建的系統中，攝像機的標定是一個非常關鍵的步驟， 一般雙目視覺三維重建系統中，都事先在供應商那裡通過標定模板例如平面棋盤格模板對 攝像機進行標定，每臺攝像機對應計算出一個固定參數矩陣，該參數矩陣用於三維重建的 計算，在出廠後這個參數矩陣就固定不會再變化了。但在實際應用中，由於環境因素或者人 為因素，可能導致雙目攝像機的兩個鏡頭的相對位置發生變化，倘若仍採用原來的固定參 數矩陣來計算三維重建，勢必會造成計算的三維數據不準確，導致用戶體驗效果差。
[0003]綜上所述，現有技術中雙目攝像機的參數矩陣在出廠時已經固定設置好，無法更 改，當實際應用中如兩個鏡頭的相對位置發生變化時若仍採用原來的固定參數矩陣來進行 三維重建計算會導致得到的三維數據不準確，用戶體驗效果差。
【發明內容】
[0004]本發明實施例的目的在於提供一種雙目攝像機的標定方法，旨在解決現有技術中 雙目攝像機的參數矩陣在出廠時已經固定設置好，無法更改，當實際應用中如兩個鏡頭的 相對位置發生變化時若仍採用原來的固定參數矩陣來進行三維重建計算會導致得到的三 維數據不準確，用戶體驗效果差的問題。
[0005]本發明實施例是這樣實現的，一種雙目攝像機的標定方法，所述方法包括:
[0006]測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參 數；
[0007]根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨時參照物的形狀所對應的臨 時閾值；
[0008]啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像；
[0009]從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作為強特徵點；
[0010]根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨時參照物在所述左右圖像上 的像素差；
[0011]根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存儲所述雙目攝像機的當前參 數矩陣。
[0012]本發明實施例還提供了一種雙目攝像機的標定裝置，所述裝置包括:
[0013]測量單元，用於測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的 形狀及尺寸參數；
[0014]形狀閾值對應單元，用於根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨時參 照物的形狀所對應的臨時閾值；
[0015]啟動單元,用於啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像；[0016]提取單元，用於從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作為 強特徵點；
[0017]左右圖像匹配單元，用於根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨時 參照物在所述左右圖像上的像素差；
[0018]參數矩陣計算單元，用於根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存儲 所述雙目攝像機的當前參數矩陣。
[0019]本發明實施例還提供了一種雙目攝像機攝像機，所述雙目攝像機包括上述的裝置。
[0020]本發明實施例與現有技術相比，有益效果在於:在不依賴於參照標定模板的情況 下，用戶可自行選取臨時參照物置於鏡頭，得出當前參數矩陣，實現快速的在線標定。計算 的當前參數矩陣可供三維重建計算使用，可保證在實際應用中如兩個鏡頭的相對位置發生 變化時所得到的三維數據仍然準確，用戶體驗效果好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是本發明實施例提供的一種雙目攝像機的標定方法的流程圖；
[0022]圖2是本發明實施例提供的一種雙目攝像機的標定裝置的邏輯結構示意圖；
[0023]圖3是本發明實施例提供的一種雙目攝像機的標定裝置的另一邏輯結構示意圖；
[0024]圖4是本發明實施例提供的一種雙目攝像機的標定裝置的又一邏輯結構示意圖；
[0025]圖5是本發明實施例提供的一種雙目攝像機的標定裝置的再一邏輯結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並 不用於限定本發明。
[0027]本發明實施例提供的實施方案如下:
[0028]請參閱圖1，本發明實施例提供了一種雙目攝像機的標定方法，所述方法包括:
[0029]101、測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數。
[0030]用戶在選取參照物時，在顏色上可優選與背景色相差大的臨時參照物；在形狀上 可選擇多邊形、圓形等形狀，優選有稜角的參照物，如方形、三角形或其他多邊形，本實施例 中最優選方形，採用方形的臨時參照物容易計算，且佔用的存儲空間小；在放置參照物時可 儘量使參照物與鏡頭平行，並置於鏡頭中心範圍內。
[0031]在本實施例中，101之前還包括以下步驟:
[0032]接收在線標定命令。
[0033]在本實施例中，可在雙目攝像機上設定相應的在線標定按鈕，用戶通過啟動在線 標定按鈕來發出在線標定命令。
[0034]優選的，接收在線標定命令後面還包括以下步驟:
[0035]啟動所述雙目攝像機攝取當前背景色，根據當前背景色向用戶提供臨時參照物的 參考選取顏色，該參考選取顏色與所述當前背景色相差大。也可以按照優選的先後順序向用戶提供參考選取顏色，這樣用戶在選取臨時參照物時可得到更好的參考。
[0036]例如，當前背景色為白色，則可向用戶提供的參考選取顏色可為黑色、紅色、藍色 等能明顯與白色相差大的顏色。當前背景色為黑色時，則提供的參考選取顏色可為白色、黃 色、紅色等能明顯與黑色相差大的顏色。通過提供這些參考選取顏色，用戶在選擇臨時參照 物時，可按照參考選取顏色來選擇參考物，更具的來說，可優選選取邊緣色為參考選取顏色 的參考物，從而使選取的臨時參照物能與背景色明顯區分開來。當用戶周邊沒有參考選取 顏色的臨時參照物時，用戶則可再考慮其他顏色的參照物。
[0037]優選的，在本發明實施中，所述方法還包括:
[0038]檢測臨時參照物與所述雙目攝像機的鏡頭是否近似平行；
[0039]當近似平行時則執行所述測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時 參照物的形狀及尺寸參數的步驟。
[0040]在本實施例中，所述檢測臨時參照物與所述雙目攝像機的鏡頭是否近似平行的步 驟包括:
[0041]測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭所在水平面的夾角；
[0042]判斷測量的夾角是否超過預先設定的夾角值，當超過預先設定的夾角值時，則不 近似平行，否則近似平行。
[0043]優選的，在本實施例中，所述方法還包括:
[0044]當用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭不近似平行時，則提醒用戶將臨時參照物 儘量平行的放置於鏡頭前。
[0045]優選的，在本實施例中，所述方法還包括:
[0046]檢測臨時參照物是否處於鏡頭的中心範圍內；
[0047]當檢測到臨時參照物與鏡頭近似平行且處於鏡頭的中心範圍內時則執行所述測 量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數的步驟。
[0048]在本實施例中，所述測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照 物的形狀及尺寸參數的步驟具體為:
[0049]測量用戶置於鏡頭中心前的與當前背景色相差大且形狀方正的臨時參照物與鏡 頭的距離、臨時參照物的長寬參數。
[0050]102、根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨時參照物的形狀所對應 的臨時閾值。
[0051]在本實施例中，可預先設置一些形狀如方形、三角形、多邊形等，並對不同的形狀 設置相應的閾值。
[0052]在本實施例中，所述接收在線標定命令的步驟之後還包括以下步驟:
[0053]向用戶提供臨時參照物的參考選取形狀。如方形、三角形、多邊形等，優選方形。也 可以按照優選的先後順序向用戶提供參考選取形狀。這樣用戶就可以衡量顏色、形狀兩個 因素去選取合適的臨時參照物。
[0054]當用戶選擇的臨時參照物的形狀不屬於預先設置的形狀時，則可向用戶發出提醒。
[0055]若提醒用戶後仍沒有選取預先設置的形狀，則根據步驟101中測量的臨時參照物 的形狀，判斷與預先設置的形狀中的哪一個形狀近似，按照近似的形狀來獲取對應的臨時閾值。
[0056]步驟101中的尺寸參數與用戶選取的臨時參照物的形狀有關，如用戶選取的是方 形參照物，那麼尺寸參數是長寬參數，當選取的是圓形參照物時，那麼尺寸參數是半徑。其 他形狀不再 舉例描述。
[0057]103、啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像。
[0058]104、從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作為強特徵點。
[0059]在本實施例中，可通過特徵函數來提取左右圖像上的特徵點。
[0060]優選的，在提取特徵點時，可按照預先設置的數量提取特徵點並存儲到緩衝存儲 器中，再通過讀取緩衝存儲器將其中超過所述臨時閾值的特徵點取出來，作為強特徵點。當 提取到超過所述臨時閾值的特徵點後，則可清除緩衝存儲器中存儲的特徵點數據，以及時 釋放內存。
[0061 ] 在本實施例中，所述方法還包括:
[0062]當所述左右圖像上沒有超過所述臨時閾值的特徵點時，則降低所述臨時閾值的 值，直到能提取出超過所述臨時閾值的特徵點為止。
[0063]以滿足用戶選取不同的臨時參考物都能夠提取到特徵點。
[0064]105、根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨時參照物在所述左右圖
像上的像素差。
[0065]106、根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存儲所述雙目攝像機的當 前參數矩陣。
[0066]本發明實施例提供的方法，在不依賴於參照標定模板的情況下，用戶可自行選取 臨時參照物置於鏡頭，得出當前參數矩陣，實現快速的在線標定。計算的當前參數矩陣可供 三維重建計算使用，可保證在實際應用中如兩個鏡頭的相對位置發生變化時所得到的三維 數據仍然準確，用戶體驗效果好。
[0067]請參閱圖2，本發明實施例還提供了一種雙目攝像機的標定裝置，所述裝置包括:
[0068]測量單元201，用於測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物 的形狀及尺寸參數。
[0069]在本實施例中，所述測量單元201，具體用於測量用戶置於鏡頭中心前的與當前背 景色相差大且形狀方正的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的長寬參數。
[0070]形狀閾值對應單元202，用於根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨 時參照物的形狀所對應的臨時閾值。
[0071 ]啟動單元203,用於啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像。
[0072]提取單元204，用於從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作 為強特徵點。
[0073]左右圖像匹配單元205，用於根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨 時參照物在所述左右圖像上的像素差。
[0074]參數矩陣計算單元206，用於根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存 儲所述雙目攝像機的當前參數矩陣。
[0075]請參閱圖3，在本發明實施例中，所述裝置還包括:
[0076]接收單元301，用於接收在線標定命令；[0077]參考單元302，用於啟動所述雙目攝像機攝取當前背景色，根據當前背景色向用戶 提供臨時參照物的參考選取顏色，該參考選取顏色與所述當前背景色相差大。
[0078]請參閱圖4，在本發明實施例中，所述裝置還包括:
[0079]降低單元401，用於當所述左右圖像上沒有超過所述臨時閾值的特徵點時，則降低 所述臨時閾值的值，直到能提取出超過所述臨時閾值的特徵點為止。
[0080]請參閱圖5,所述裝置還包括:
[0081]檢測單元501，用於檢測臨時參照物與所述雙目攝像機的鏡頭是否近似平行；
[0082]當所述檢測單元檢測到參照物與所述雙目攝像機的鏡頭近似平行時，則啟動所述 測量單元201。
[0083]本實施例中，所述裝置還包括:
[0084]提醒單元502，用於當所述檢測單元檢測到參照物與所述雙目攝像機的鏡頭不近 似平行時，則提醒用戶儘量將臨時參照物平行置於鏡頭前。
[0085]在本實施例中，所述檢測單元501，還用於檢測臨時參照物是否處於鏡頭的中心範 圍內；
[0086]當檢測單元檢測到臨時參照物與鏡頭近似平行且處於鏡頭的中心範圍內時則啟 動所述測量單元201。
[0087]裝置中的細節方案已在方法中描述，在此不再贅述。
[0088]本發明實施例還提供了 一種雙目攝像機攝像機，所述雙目攝像機包括上述的裝置。
[0089]本發明的雙目攝像機的標定方法、裝置及雙目攝像機，在不依賴於參照標定模板 的情況下，用戶可自行選取臨時參照物置於鏡頭，得出當前參數矩陣，實現快速的在線標 定。計算的當前參數矩陣可供三維重建計算使用，可保證在實際應用中如兩個鏡頭的相對 位置發生變化時所得到的三維數據仍然準確，用戶體驗效果好。
[0090]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雙目攝像機的標定方法，其特徵在於，所述方法包括:測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數； 根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨時參照物的形狀所對應的臨時閾值；啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像；從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作為強特徵點；根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨時參照物在所述左右圖像上的像素差；根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存儲所述雙目攝像機的當前參數矩陣。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括以下步驟:接收在線標定命令；啟動所述雙目攝像機攝取當前背景色，根據當前背景色向用戶提供臨時參照物的參考選取顏色，該參考選取顏色與所述當前背景色相差大。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括:當所述左右圖像上沒有超過所述臨時閾值的特徵點時，則降低所述臨時閾值的值，直至U能提取出超過所述臨時閾值的特徵點為止。
4.如權利要求1或2或3所述的方法，其特徵在於，所述方法還包括:檢測臨時參照物與所述雙目攝像機的鏡頭是否近似平行；當近似平行時則執行所述測量用 戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數的步驟。
5.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，所述測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數的步驟具體為:測量用戶置於鏡頭中心前的與當前背景色相差大且形狀方正的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的長寬參數。
6.一種雙目攝像機的標定裝置，其特徵在於，所述裝置包括:測量單元，用於測量用戶置於鏡頭前的臨時參照物與鏡頭的距離、臨時參照物的形狀及尺寸參數；形狀閾值對應單元，用於根據預先設置的形狀與閾值的對應關係獲取所述臨時參照物的形狀所對應的臨時閾值；啟動單元，用於啟動所述雙目攝像機拍攝所述臨時參照物的左右圖像；提取單元，用於從所述左右圖像上分別提取出超過所述臨時閾值的特徵點，作為強特徵點；左右圖像匹配單元，用於根據所述強特徵點進行左右圖像匹配，以獲取所述臨時參照物在所述左右圖像上的像素差；參數矩陣計算單元，用於根據所述像素差、所述距離及所述尺寸參數計算並存儲所述雙目攝像機的當前參數矩陣。
7.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:接收單元，用於接收在線 標定命令；參考單元，用於啟動所述雙目攝像機攝取當前背景色，根據當前背景色向用戶提供臨時參照物的參考選取顏色，該參考選取顏色與所述當前背景色相差大。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:降低單元，用於當所述左右圖像上沒有超過所述臨時閾值的特徵點時，則降低所述臨時閾值的值，直到能提取出超過所述臨時閾值的特徵點為止。
9.如權利要求6或7或8所述的裝置，其特徵在於，所述裝置還包括:檢測單元，用於檢測臨時參照物與所述雙目攝像機的鏡頭是否近似平行；當所述檢測單元檢測到參照物與所述雙目攝像機的鏡頭近似平行時，則啟動所述測量單元。
10.一種雙目攝 像機攝像機，其特徵在於，所述雙目攝像機包括權利要求6所述的裝置。
【文檔編號】G06T7/00GK103606149SQ201310567989
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】程俊, 姜軍, 陳裕華, 吳新宇, 肖謙 申請人:深圳先進技術研究院