立体视觉自动几何标定系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供的立体视觉自动几何标定系统，从左视图片和右视图片中提取多组特征像素点对，求解左视图特征像素点在左摄像头坐标系中的位置坐标和右视图特征像素点在右摄像头坐标系的位置坐标，解算出右视图片相对于左视图片的旋转矩阵和平移矩阵，最后，利用旋转矩阵和平移矩阵对右视图片中各个像素点的位置坐标进行调整。能够调整右视图片中像素点在右摄像头坐标系的位置坐标，使得该像素点对应的物理点在左摄像头中成像点的位置坐标和在右摄像头中成像点的位置坐标趋于一致，解决了现有移动机器人立体视觉系统中，由于在使用过程中左右两摄像头相对位置发生变化导致的精确度下降问题。
【专利说明】立体视觉自动几何标定系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及图片处理领域，特别涉及一种立体视觉自动几何标定系统。
【背景技术】
[0002]现代机器人技术在人工智能、计算机技术和传感器技术的推动下获得了飞速发展，其中，移动机器人因其具有可移动性和自制能力，能适应环境变化，被广泛用于物流，探测、服务等领域。对于移动机器人而言，立体视觉导航技术是核心技术。目前，移动机器人立体视觉导航技术是基于人的立体视觉系统建立的。人的立体感是这样建立的:双眼同时注视某物体，双眼视线交叉于一点，叫注视点，从注视点反射回到视网膜上的光点是对应的，这两点将信号转入大脑视中枢合成一个物体完整的像。不但看清了这一点，而且这一点与周围物体间的距离、深度、凸凹等等都能辨别出来。所以，通常移动机器人头部设有左右两个摄像头，用来模拟人的双眼，当左右两个摄像头同时拍摄某物体，左侧摄像头拍摄得到左视图片，右侧摄像头拍摄得到右视图片，移动机器人的中央处理芯片通过计算空间点在左视图片和右视图片中的视差，获得该物体的三维坐标，对该物体进行定位。
[0003]立体视觉系统的几何标定在移动机器人的领域具有重要应用，立体视觉系统的几何标定通常包括内参标定和外参标定两部分。内参描述单个摄像头的内部参数，如焦距，镜头畸变系数等等；外参描述双摄像头之间的位置参数，如旋转、平移等。由于内参在摄像头成品后即可确定，在使用过程中不会发生改变或改变极小，因此可以采用传统的离线标定方法事先标定完毕，在使用过程中不做修改。而外参在使用过程中，由于机构的震动或其他未知因素，均可导致双摄像头相对位置变化，进而导致外参的剧烈变化，如果无法对这种变化进行实时的自适应调节，会极大影响立体视觉系统的精确度甚至导致移动机器人无法准确定位。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种能够对左视图片和右视图片进行几何标定的立体视觉自动几何标定系统，用以对移动机器人的立体视觉系统采集的左视图片和右视图片的外参差异加以调整，解决移动机器人的立体视觉系统容易因外参变化导致定位效果差的问题，用以帮助移动机器人准确定位。
[0005]为解决上述技术问题，实现发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种立体视觉自动几何标定系统，包括图片输入模块，特征点处理模块，图片调节模块；所述图片输入模块用于输入左视图片和右视图片；所述特征点处理模块用于从左视图片和右视图片中提取多组特征像素点对，每组特征像素点对中的左视图特征像素点和右视图特征像素点表示同一物理点，求解左视图特征像素点在左摄像头坐标系中的位置坐标和右视图特征像素点在右摄像头坐标系的位置坐标，解算出右视图片相对于左视图片的旋转矩阵和平移矩阵，所述图片调节模块利用旋转矩阵和平移矩阵对右视图片中各个像素点在右摄像头坐标系的位置坐标进行调整，完成对左视图片和右视图片的几何标定。[0007]作为上述方案的进一步优化，所述特征点处理模块利用SIFT变换提取左视图特征像素点和右视图特征像素点。
[0008]作为上述方案的进一步优化，所述特征点处理模块建立坐标转换关系式，求解特征像素点对中左视图特征像素点在左摄像头坐标系的位置坐标(HZ1)和右视图特征像素点在右摄像头坐标系的位置坐标(x2，Y2，Z2),所述坐标转换关系式为:
【权利要求】
1.一种立体视觉自动几何标定系统，其特征在于，包括图片输入模块，特征点处理模块，图片调节模块；所述图片输入模块用于输入左视图片和右视图片；所述特征点处理模块用于从左视图片和右视图片中提取多组特征像素点对，每组特征像素点对中的左视图特征像素点和右视图特征像素点表示同一物理点，求解左视图特征像素点在左摄像头坐标系中的位置坐标和右视图特征像素点在右摄像头坐标系的位置坐标，解算出右视图片相对于左视图片的旋转矩阵和平移矩阵，所述图片调节模块利用旋转矩阵和平移矩阵对右视图片中各个像素点在右摄像头坐标系的位置坐标进行调整，完成对左视图片和右视图片的几何标定。
2.如权利要求1所述的立体视觉自动几何标定系统，其特征在于，所述特征点处理模块利用SIFT变换提取左视图特征像素点和右视图特征像素点。
3.如权利要求1所述的立体视觉自动几何标定系统，其特征在于，所述特征点处理模块建立坐标转换关系式，求解特征像素点对中左视图特征像素点在左摄像头坐标系的位置坐标(X1, Y1, Z1)和右视图特征像素点在右摄像头坐标系的位置坐标(X2，Y2, Z2)，所述坐标转换关系式为:
4.如权利要求3所述的立体视觉自动几何标定系统，其特征在于，所述特征点处理模块建立几何转换关系式，利用最小二乘法，解算出右视图片相对于左视图片的旋转矩阵R和平移矩阵T ;所述几何转换关系式为:
5.如权利要求4所述的立体视觉自动几何标定系统，其特征在于，所述图片调节模块利用旋转矩阵和平移矩阵对右视图片中各个像素点在右摄像头坐标系的位置坐标进行调整:
【文档编号】G01C25/00GK103925931SQ201410181405
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】王嘉, 刘强强 申请人:重庆环视科技有限公司