一种用于摄像机内外参数标定的方向性标定靶标的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及计算机视觉中摄像机标定领域，可用于单目摄像机标定、双目立体视 觉系统标定等等，具体地说是一种用于摄像机内外参数标定的方向性标定祀标。
【背景技术】
[0002] 计算机视觉技术在工业控制、测量学等领域有着广泛的应用，计算机视觉技术的 根本问题是摄像机标定，摄像机标定技术是计算机视觉测量技术的研究重点，摄像机标定 的任务就是求解摄像机的内外参数，摄像机标定技术得到越来越多的关注和发展。
[0003] 通常情况下，不同的摄像机标定方法都需要借助不同种类的标定祀标，例如，1986 年Roger Tsai提出了基于径向约束的摄像机标定算法，该标定算法需要借助3D立体标定 祀标，3D立体标定祀标体积大、不易在空间中移动，因此3D立体标定祀标使得标定过程不 灵活；1999年前后，微软研究院的张正友狂.Y化ang)提出了基于平面祀标的摄像机标定 算法，该标定算法使用了无方向信息的平面祀标，虽然无方向信息的平面祀标使得标定过 程变得灵活，但是标定过程中无法判断出无方向信息的平面祀标的旋转方向，但实际应用 中往往需要判断平面祀标的旋转方向，例如，进行双目摄像机标定时，双目摄像机系统需要 同时拍摄空间中同一个平面祀标，此时需要判断出平面祀标的旋转方向，由此建立相对于 平面祀标的位置固定不变的祀标坐标系，双目摄像机系统中的左、右摄像机拥有共同的祀 标坐标系，W祀标坐标系作为变换中介，便可计算出左、右摄像机之间的空间位置关系。
【发明内容】
[0004] 本发明是为了克服现有技术存在的不足之处，提供一种用于摄像机内外参数标定 的方向性标定祀标，W期在摄像机标定过程中计算机能够自动地判断出方向性标定祀标的 旋转方向，提高摄像机标定的智能性和灵活性，降低标定的复杂性。
[0005] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
[0006] 本发明一种用于摄像机内外参数标定的方向性标定祀标的特点包括；由黑方格和 白方格互相交替组成的棋盘格W及在所述棋盘格中央位置附近处设置的方向性标志图案 组成的；W任意两个对角相连的黑方格的交点或任意两个对角相连的白方格的交点作为所 述方向性标定祀标的特征角点，所述特征角点用于摄像机标定；所述方向性标志图案是由 3个小标志图组成；所述方向性标志图案用于判断所述方向性标定祀标的旋转方向；
[0007] 所述棋盘格包含M行XN列个所述特征角点；M和N均为正整数；所述黑方格和白 方格的边长均为W;W> 0 ;
[000引记所述3个小标志图分别为第一标志图、第二标志图和第=标志图，所述第一标 志图、第二标志图和第=标志图分别位于所述黑方格的内部或白方格的内部；所述第一标 志图的中屯、记为第一中屯、点01、所述第二标志图的中屯、记为第二中屯、点02、所述第S标志 图的中屯、记为第^中屯、点03;且所述第一中屯、点0 1、第二中屯、点02和第S中屯、点0 3分别 位于所述黑方格的中屯、位置处或白方格的中屯、位置处；在所述棋盘格中W所述第一中屯、点 01作为直角顶点并由所述第一中屯、点O1、第二中屯、点02和第S中屯、点O3构成直角S角形A020i03;所述第一中屯、点01和第二中屯、点02位于由所述黑方格或白方格所组成的行中，且 所述第一中屯、点01和第S中屯、点0 3位于由所述黑方格或白方格所组成的列中，或者，所述 第一中屯、点01和第二中屯、点02位于由所述黑方格或白方格所组成的列中，且所述第一中屯、 点01和第S中屯、点0 3位于由所述黑方格或白方格所组成的行中；由所述第一中屯、点0 1和 第二中屯、点02构成的直角边^W及由第一中屯、点01和第S中屯、点0 3构成的直角边^ 争两足巧化>0且巧(7; >0.且(_>|6>,卓巧化，。
[0009] 本发明所述的用于摄像机内外参数标定的方向性标定祀标的特点也在于，
[0010] 所述第一标志图为黑色图案、所述第二标志图为黑色图案、所述第S标志图为白 色图案；且所述第一标志图位于所述白方格的内部、所述第二标志图位于所述白方格的内 部、所述第=标志图位于所述黑方格的内部。
[0011] 所述3个小标志图为3个标志圆环或者所述3个小标志图为3个标志圆。
[0012] 一种基于方向性标定祀标的旋转方向判断方法的特点是按如下步骤进行：
[0013] 步骤1、利用摄像机拍摄位于S维空间中的所述方向性标定祀标，从而获得祀标图 像化及所述第一中屯、点〇1、第二中屯、点〇2和所述第S中屯、点0进所述祀标图像中的第一像 点 〇1' (x/，y/ )、第二像点 〇2' (X2'，y2')和第S像点 〇3' );
[0014] 步骤2、建立特征角点像素坐标系：
[0015] W所述祀标图像的左上角为所述特征角点像素坐标系的原点0,自左向右为所述 特征角点像素坐标系的X轴方向，自上向下为所述特征角点像素坐标系的y轴方向；从而建 立所述特征角点像素坐标系o-xy;
[0016] 步骤3、W所述摄像机的光屯、作为摄像机坐标系的原点0。;W所述特征角点像素坐 标系的X轴方向作为所述摄像机坐标系的X。轴方向；W所述特征角点像素坐标系的y轴方 向作为所述摄像机坐标系的Y。轴方向；所述摄像机坐标系的X。轴、Y。轴和Z。轴满足右手定 贝1J，从而建立所述摄像机坐标系〇。-右￥。2。；
[0017] 步骤4、利用角点检测算法提取所述祀标图像内棋盘格上各个特征角点在所述特 征角点像素坐标系o-xy下的像素坐标，从而获得所述祀标图像内棋盘格上所有特征角点 的像素坐标集合；
[0018] 步骤5、在所述像素坐标集合中选取坐标y分量最大的像素坐标作为第0行第0列 像素坐标（X。。，y。。)，所述第0行第0列像素坐标（X。。，y。。）对应的特征角点记为第0行第0 列特征角点〇Ki(Xw，y。。）；
[0019] 步骤6、在所述像素坐标集合中选取距离所述第0行第0列像素坐标（X。。，y。。）最 近的S个像素坐标，分别记为第一像素坐标（XI，yi)、第二像素坐标（X2，y2)和第S像素坐 标（X3，y3)，所述第一像素坐标（xi，yi)对应的特征角点记为第一特征角点Ci(xi，yi)，所述 第二像素坐标（X2，y2)对应的特征角点记为第二特征角点〔2咕，72)，所述第S像素坐标 (X3,y3)对应的特征角点记为第S特征角点C3(X3,y3)，其中，所述第0行第0列特征角点 C〇〇(X〇〇,y〇〇)、第一特征角点Ci(Xi,Yi)、第二特征角点〔2(又2, 72)和第S特征角点〔3(又3, 73)分 别为4个互不相同的特征角点；
[0020] 步骤7、所述第0行第0列特征角点C。。(X。。，y。。）与所述第一特征角点。(X。yi)之 间的倾斜度记为第一倾斜度ki，所述第0行第0列特征角点Cw(x。。，y。。）与所述第二特征角 点C2咕，y2)之间的倾斜度记为第二倾斜度k2,所述第0行第0列特征角点C。。(X。。，yj与所 述第^特征角点C3(X3，y3)之间的倾斜度记为第S倾斜度ks，利用式（1)、式似和式做分 别计算所述第一倾斜度ki、所述第二倾斜度k2和所述第=倾斜度k3;
[002U ki= (Xi-xJ/(yi_yJ (1)
[002引k2= (X2-x00V(y2-yJ 似
[002引 ks= (X3-xJ/(y3_yJ 做
[0024] 步骤8、选取所述第一倾斜度ki、所述第二倾斜度ksW及所述第S倾斜度k 3中最 小值所对应的特征角点记为第0行第1列特征角点Qu(x。。7。1)、最大值所对应的特征角点 记为第1行第0列特征角点Cw(Xi。，yi。）；
[0025] 步骤9、利用式（4)和式（5)分别计算出行方向捜索向量?。和列方向捜索向量7i;
[0026]
[0027]
【主权项】
1. 一