相机的集成标定系统、标定方法和标定设备与流程

本发明涉及一光学领域，尤其涉及一种相机的集成标定系统、标定方法、和标定设备。

背景技术：

随着数字成像技术的发展，相机作为一种传感器技术，开始被广泛研究。在实际生活质中，人类可以通过眼睛和大脑，估计视野中物体的位置、距离。相机的原理是模拟人类的双眼。因此，研究者们通过模仿人类眼睛的特点，可以利用相机的二维图像反推图像中物体的三维信息。这种技二维图像推算三维信息的技术又叫机器视觉，机器视觉逐渐发展成为一门独立学科。

相机(例如广角相机和tof(timeofflight)相机)在生产过程中，会造成一些误差，因此，相机要经过标定和校准之后才能使用。然而，对于不同类型的相机的标定方法的原理和应用设备都不尽相同，从而导致现有的标定技术标定效率较低，进而导致相机生产效率较低。现有的标定技术标定效率较低主要体现在以下两个方面：

一方面，市场上存在多家相机传感器的厂商，如sony、ov、三星、pmd等等，采用这些厂家生产的传感器的相机，以及基于不同原理的相机需要不同的标定设备、标定程序和不同的生产线，以及，不同类型的相机采用的标定原理不同，从而导致，不同厂家和不同类型的相机不能共用一个标定设备和生产线。

另一方面，当标定相机的不同参数时，对标定设备的需求也不尽相同。但是，现有的标定设备都是不可调的或者不变调节的，标定程序也是固定的。因此，在标定相机的不同参数时，只能搬运和调整相机，以使得标定设备满足参数的标定需求。搬运和调整相机的过程繁琐，为标定造成不便，进一步地降低了相机的标定效率和生产效率。

技术实现要素：

本发明的另一个目的在于提供一种相机的集成标定系统、标定方法、和标定设备，其中，所述集成标定系统可以满足于基于不同厂家生产的传感器的相机，以及不同类型的相机的标定，以使得不同厂家生产的相机和不同类型的相机可以共用一个生产线，从而简化了相机的标定工序，和减少生产线所需成本，进而减少相机的生产成本。

本发明的一个目的在于提供一种相机的集成标定系统、标定方法、和标定设备，其中，所述标定方法可以满足于相机的多种参数的标定，以使得相机可以用所述标定方法完成对不同参数的标定。

本发明的另一个目的在于提供一种相机的标定方法、标定系统和标定装置，其中，所述标定设备可以满足于不同型号的相机，以及相机的不同参数的标定，从而可以将不同型号的相机以及不同参数的标定集中于一个设备，减少了相机的搬运和调整，进而提升了相机的标定效率和生产效率。

为了实现上述至少一发明目的，本发明提供了一种相机的集成标定系统，包括：

一应用层，作为系统接口，用于调用所述集成标定系统，以实现对所述相机的标定，以及，用于获取一厂商型号数据和一待标定参数；

一硬件设备抽象层，用于基于所述厂商型号数据，获取所述待标定相机的一原始参数；

一数据处理层，包括一系统配置单元，用于基于所述厂商型号数据和所述待标定参数，配置一标定算法，和，通过一标定设备获取一标定图像；以及

一业务层，具有一组标定算法单元，用于接收所述原始参数、所述标定图像，其中，一组所述标定算法单元具有一组标定算法，与所述厂商型号数据和所述待标定参数相匹配，用于基于所述原始参数和所述标定图像，获取一标定结果。

在本发明的一个实施例中，所述数据处理层还包括一数据转换单元，与所述系统配置单元通信联接，用于接收所述原始参数和所述标定图像，和，用于将所述原始参数，所述标定图像的格式转换为一预设格式，其中，所述业务层中的所述原始参数和所述标定图像的格式是所述预设格式。

在本发明的一个实施例中，所述数据处理层还包括一标定结果处理单元，与一组所述标定算法单元通信联接，用于读取所述标定结果，和将所述标定结果写入一储存设备。

依本发明的另一个方面，本发明进一步提供一种相机的标定方法，包括：

通过一应用层获取一待标定相机的一厂商型号数据，和一待标定参数；

通过一硬件抽象层获取所述待标定相机的一原始参数；

通过一标定设备获取所述待标定相机的一标定图像；

基于所述厂商型号参数和所述待标定参数，通过一数据处理层配置一标定算法；

基于所述原始参数，所述标定图像和所述标定算法，获取一标定结果；以及输出所述标定结果。

在本发明的一个实施例中，基于所述厂商型号参数和所述待标定参数，通过一数据处理层配置一标定算法，包括：

通过一业务层的一组算法单元，提供一组标定算法；以及

通过一数据处理层的一系统配置单元，配置与所述厂商型号数据和所述待标定参数相匹配的所述标定算法。

在本发明的一个实施例中，输出所述标定结果步骤，包括：

读取所述标定结果；以及

将所述标定结果写入一储存设备。

根据本发明的另一方面，还提供一标定设备，用于获取一待标定相机的一标定图像，包括：

一标板模块，包括：一标板单元，具有一角度；一标板图案，与所述标板单元配合，以供被所述待标定相机拍摄，以获取所述标定图像；和一角度调整单元，其中，所述角度调整单元用于调整所述标板单元的角度；以及

一相机模块，包括一相机固定单元，用于固定所述待标定相机，和一高度调整单元，用于调整所述相机固定单元与所述标板单元之间的相对位置。

通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1是根据本发明的一个较佳实施例的标定系统的框图示意图。

图2是根据本发明的一个较佳实施例的标定系统的数据处理层的框图示意图。

图3是根据本发明的一个较佳实施例的标定方法的框图示意图。

图4是根据本发明的一个较佳实施例的标定方法的框图示意图。

图5是根据本发明的一个较佳实施例的标定设备的框图示意图。

图6a至图6c是根据本发明的一个较佳实施例的标定设备的标板单元的示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如上所述，在相机的生产中，需要对相机进行标定和校准。然而，基于不同厂家生产的传感器的相机的参数的数据格式不尽相同。另外，不同型号的相机的标定原理也不相同，从而导致不同的相机需要不同的标定方法、标定程序以及标定设备。现有的标定方法和标定设备不具备通用性，一组标定方法和标定设备只能用于标定固有的几种型号的相机。因此，为了标定不同的相机，需要提供不同的标定程序和标定环境，从而导致标定成本和生产成本较高。

更进一步地，在标定一个相机的不同参数时，由于标定原理不同，也需要提供不同的标定环境和标定方法。另外，当标定一些需要获取多组标定图像的参数时，在同一个标定环境中，很难获得多组标定图像。现有的标定设备，大多都不具备可调整的功能，或者，调整的过程很繁琐，严重影响相机的标定效率。因此，在标定相机的不同参数时，需要对相机进行标定和调整，以获取不同的标定环境，从而导致标定工序繁琐，标定效率和生产效率较低。据此，针对上述问题，本发明提出一种相机标定方法、标定系统和标定设备。

如图1所示，根据本发明的一个较佳实施例的标定系统的框图示意图得以被阐明。所述相机的集成标定系统100包括：一应用层10，一硬件抽象模块20，一数据处理层30，一业务层40。

所述数据处理层30接收一待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102，和一原始参数103和一标定图像104，其中，所述原始参数103以特定的方式从所述待标定相机被获取，并且，所述原始参数103与所述待标定参数102相关。所述标定图像104由一标定设备300获取。所述数据处理层30以预设的方式配置一标定算法105，以及，传输所述原始参数103和所述标定图像104至所述业务层40。所述业务层40基于所述原始参数103、所述标定图像104和所述标定算法105获得一标定结果106，其中，所述标定结果106与所述待标定相机的所述待标定参数102相对应。

所述原始参数103是所述待标定相机的在被标定之前的一组参数，例如，未标定的相机内参和为未标定的相机外参。所述原始参数103由所述硬件设备抽象层20获取。所述硬件抽象模块20分别与所述待标定相机和所述数据处理层30通信联接，用于获取所述待标定相机的所述原始参数103，以及，传输所述原始参数103至所述数据处理层30。

换言之，当用户利用所述标定系统100对所述待标定相机进行标定时，可以先将所述硬件设备抽象层20联接于所述待标定相机，以使得所述系统100可以通过所述硬件设备抽象层20获取所述待标定相机的所述原始参数103。

如上所述，以tof相机为例，在实际生产中，不同厂商(例如，sony、adi、ti)和不同型号(i-tof和d-tof)的tof相机不能共用一个生产线，一方面的原因是硬件和平台的兼容性问题。也就是说，不同的tof相机之间硬件差异较大，导致不能共用生产线，以及，不同的系统平台之间也不能共用一个标定程序。本领域技术人员可以理解，所述待标定相机不止局限于tof相机，也可以是广角相机或其他类型的需要标定的相机，本发明在此不做限制。

较佳地，所述硬件设备抽象层20可以将不同型号的所述待标定相机的硬件抽象化，从而为所述标定系统100提供一个兼容的虚拟硬件平台，因此，所述硬件设备抽象层20可以获取基于不同厂商型号数据101的所述待标定相机的所述原始参数103，以及，所述标定系统100改善了不同型号的待标定相机不兼容的问题。

所述应用层10与所述数据处理层30通信联接，用于实现所述相机的集成标定系统100与一用户之间交互，获取一待标定相机的厂商型号数据101和一待标定参数102，以及，传输所述待标定相机的所述厂商型号数据101和所述待标定参数102至所述数据处理层30。

如上所述，基于不同厂商型号数据101的所述待标定相机的标定原理不尽相同(例如i-tof和d-tof)，以及，同一个所述待标定相机的不同所述待标定参数102的标定方法也不尽相同(例如，相机内参，畸变参数和相机外参等)，因此，在进行标定之前，需要获取所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102。

换言之，当用户利用所述集成标定系统100对所述待标定相机的所述待标定参数102进行标定时，可以先通过所述应用层10输入所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102，其次，所述应用层10传输所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102至所述数据处理层30，以及，所述数据处理层30基于所述标定设备300获取所述标定图像104；然后，所述数据处理层30基于所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102配置匹配的所述标定算法104，以及，传输所述原始参数103至所述业务层40，最后，所述业务层40的，与所述标定算法104对应的所述标定算法单元41，基于所述原始参数103，所述标定图像104和所述标定算法105获取所述标定结果106。

在本实施例的一种可能的实施方式中，所述应用层10也可以被实施为一个语音编码器。所述语音编解码器可以接收来自用户的语音指令，以及，将语音指令转换成数字信号。所述语音编解码器也可以为用户生成一个可听声，例如，通过一个扬声器来实现。据此，当用户利用所述集成标定系统100对所述待标定相机的所述待标定参数102进行标定时，可以发出一个语音指令，以使得，所述应用层10基于所述语音指令，获取所述待标定相机的型号和所述待测参数。

在本实施例的另一种可能的实施方式中，所述应用层10也可以被实施为一个显示器(如触摸屏)，用于获取来自用户的所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102。所述应用层10也可以包括其他输入设备，以获取所述待标定相机的所述厂商型号数据101和所述待标定参数102，例如，键盘、鼠标和轨迹球等。本领域技术人员应理解，应用层10可以被实施为任何能够与用户交互，获取所述待标定相机的所述厂商型号数据101和所述待标定参数102的硬件设备或软件设备，本发明在此不做限制。另外，交互技术已经发展成熟，本发明在此不再赘述。

所述业务层40与所述数据处理层30通信联接，以配置所述标定算法105。所述业务层40包括一组标定算法单元41(如图2中所示的标定算法单元1-n)，其中，每一标定算法单元41具有一预设算法107，其中，所述预设算法107分别对应于不同的待标定参数102。

当所述数据处理层30接收到所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102之后，所述数据处理层30基于所述待标定参数102，从一组所述标定算法单元41中选取匹配的标定算法单元41(如图2中所示的标定算法单元1)，从而配置匹配的所述标定算法105(如图2中所示的标定算法单元1具有的预设算法)，然后，所述数据处理层30传输所述原始参数103和所述标定图像104至所述业务层40的所述匹配的标定算法单元41，最后，所述匹配的标定算法单元41基于所述标定算法105，所述原始参数103和所述标定图像104，获取所述标定结果106。

换言之，一组所述预设算法107分别在标定不同的所述待标定参数102时，被选取作为所述标定算法105。当配置所述标定算法105之后，所述数据处理层30传输与所述标定算法105相对应的所述原始参数103至所述业务层40的所述匹配的标定算法单元41，以获取所述标定结果106。更进一步地，所述一组预设算法107之间相互独立，只通过所述数据处理层30被配置。

较佳地，所述集成标定系统100可以集中不同的所述待标定参数103的算法于所述业务层40，以使得所述标定系统100在算法方面适用于不同的所述待标定参数102的相关数据。另外，一组所述预设算法107之间相互独立，互不影响，也提升了所述集成标定系统100的可靠性和安全性。

本领域技术人员应理解，与所述待标定相机的不同的所述待标定参数相对应的所述标定算法105已经在相机标定领域中发展成熟，本发明在此不再赘述。

据此，所述集成标定系统100在能兼容不同厂商不同型号的所述待标定相机的基础上，也能满足于不同种类的所述待标定参数102。据此，不同厂家生产的相机和不同型号的相机可以共用一个生产线，从而简化了相机的标定工序，和减少生产线所需成本，进而减少相机的生产成本。

如图2所示，所述数据处理层30包括一系统配置单元31，与所述硬件设备抽象层20和所述应用层10通信联接，用于接收所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102，以及，基于所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102配置所述标定算法105。

所述系统配置单元31还用于接收所述原始参数103和所述标定图像104，其中，所述原始参数103和所述标定图像104的数据格式都是基于所述待标定相机的原始数据格式，所述数据处理层30以特定的方式处理所述原始参数103和所述标定图像105，以使得所述业务层40接收的所述原始参数103和所述标定图像104的数据格式是一预设格式，从而使所述业务层40可以处理不同厂商和不同型号的所述待标定相机的所述原始参数103。

所述数据处理层30还包括一数据转换单元32，用于将所述原始参数103，所述标定图像104的数据格式转换成所述预设格式。所述数据转换单元32与所述系统配置单元31和所述业务层40通信联接，当所述标定模块30获取所述标定图像104之后，所述系统配置单元31配置所述标定算法105，以及，传输所述原始参数103和所述标定图像104至所述数据转换单元32，所述数据转换单元32转换所述原始参数103和所述标定图像104的数据格式，以及将预设格式的所述原始参数103和所述标定图像104传输至所述业务层40。

换言之，当用户利用所述集成标定系统100对所述待标定相机的所述待标定参数102进行标定时，可以先通过所述应用层10输入所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102，然后，所述硬件设备抽象层20获取所述原始参数103，以及，通过所述标定设备300获取所述标定图像104；然后，所述数据处理层30接收所述待标定相机的厂商型号数据101和所述待标定参数102，以及，所述原始参数103和所述标定图像104，其中，所述系统配置单元31基于所述待标定参数102，配置所述标定算法105，以及，传输所述原始参数103和所述标定图像105至所述数据转换单元32，然后，所述数据转换单元32将所述原始参数103和所述标定图像105的数据格式转换为所述预设的格式，再将所述预设格式的所述原始参数103和所述标定图像105传输至所述业务层40的所述匹配的标定算法单元41，最后，所述业务层基于所述原始参数103，所述标定图像104和所述标定算法105获取所述标定结果106，再输出所述标定结果106，其中，所述标定结果106的数据格式也是所述预设格式。

值得提出的是，所述标定系统通过所述硬件设备抽象层20可以获取不同厂商不同型号的所述待标定相机的所述原始参数103，也可以通过所述数据转换单元32将所述原始参数103和所述标定图像105转换成一预设格式，以统一不同的所述待标定相机的所述原始参数103和所述标定图像105的数据格式，以使得所述业务层40可以基于一组所述预设算法107获取所述标定结果106，以及，以使得所述标定系统100可以满足于不同厂商不同型号的相机，以及待标定相机的不同参数的标定，从而可以将不同厂商不同型号的相机以及不同参数的标定集中于一个系统，减少了相机的搬运和调整，从而提升了相机的标定效率和生产效率。

所述数据处理层30还包括一读写单元33，与所述业务层40通信联接，用于获取所述标定结果106，以及，输出所述标定结果106。当所述业务层40获取所述标定结果106之后，所述读写模块43读取所述标定结果106，然后将所述标定结果106写入一储存设备108。

在本实施例的一种可能的实现方式中，所述储存设备被设置于所述应用层10。当所述标定结果106写入所述储存设备108之后，所述标定系统100可以将所述标定结果106直接输出给用户。

在本实施例的一种可能的实现的方式中，所述储存设备可以被实施为计算机可读介质、易失性存储器单元、或非易失性存储器单元中的一种或多种。如上所述，计算机可读储存介质可以是，但不限于电储存设备、磁储存设备、光储存设备、电磁储存设备、半导体储存设备或者上述任意的组合。更具体地，计算机可读储存介质包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取储存器(ram)、只读存储器(rom)，可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)，静态随机存取储存器(sram)、便携式压缩盘只读存储器(cd-rom、数字多功能盘(dvd)、软盘，以及上述的任意合适的组合。

所述标定结果106可以从计算机可读存储介质下载到各个显示设备，或者通过网络，例如，因特网、局域网、广域网和无线网被下载外部储存设备。据此，当所述储存设备108读取所述标定结果106之后，可以通过所述应用层10直接显示给用户，例如，所述应用层10被实施为一个显示屏，所述储存设备108也可以脱离所述标定系统100，从而被转移至其他设备，以供用户读取。本领域技术人员应理解，关于数据的读写与显示，在计算机领域已经发展成熟，本发明在此不做限制。

如图3所示，根据本发明一个较佳实施例的标定方法的框图示意图得以被阐明。所述标定方法200包括：通过一应用层获取一待标定相机的一厂商型号数据，和一待标定参数201；通过一硬件抽象层获取所述待标定相机的一原始参数202；通过一标定设备获取所述待标定相机的一标定图像203；基于所述厂商型号参数和所述待标定参数，通过一数据处理层配置一标定算法204；基于所述原始参数，所述标定图像和所述标定算法，获取一标定结果205；以及，输出所述标定结果206。

图4图示了根据本发明的一个较佳实施例的标定方法的框图示意图。所述步骤，基于所述厂商型号参数和所述待标定参数，通过一数据处理层配置一标定算法204包括：通过一业务层的一组算法单元，提供一组标定算法2041；以及，通过一数据处理层的一系统配置单元，配置与所述厂商型号数据和所述待标定参数相匹配的所述标定算法2042。

在本实施例的一种可能的实施方式中，所述步骤输出所述标定结果206包括：读取所述标定结果2061；以及，将所述标定结果写入一储存设备2062。

如图5所示，根据本发明一个较佳实施例的标定设备的框图示意图得以被阐明。所述标定设备300用于获取一待标定相机的标定图像，其中，所述标定设备300包括：一标板模块310，包括标板单元311，具有一角度，和一标板图案312，其中，所述标板图案312与所述标板单元311配合，以供被所述待标定相机拍摄，以获取所述标定图像。

所述标板模块310还包括一角度调整单元312，其中，所述角度调整单元312用于调整所述标板单元311的角度，和一相机模块320，其中所述相机模块320包括一相机固定单元321，用于固定所述待标定相机，和一高度调整单元322，用于调整所述相机固定单元321与所述标板单元311之间的相对位置。

如图6a至6c所示，根据本发明的一个较佳实施例的所述标板模块310的示意图得以被阐明。在本实施例的一种可能的实现方式中，所述标板单元311a可以被实施为一块灯板，所述标板图案312可以被实施为一个带有预设图案的背胶打印纸，贴合于所述灯板。如图6a和6b所示，带有预设图案的所述背胶打印纸有多种，例如，带有棋盘格图案的背胶打印纸312a，带有圆点图案的背胶打印纸312b。

在本实施例的一种可能的实现方式中，所述标板单元311b也可以被实施为设有led灯珠的灯板，和被设置于灯板上的一背胶白纸。所述标板单元311b的led灯珠可以被硬件或软件控制，以预设的方式进行亮灭，从而提供不同所述标板图案312c。换言之，在本实施方式中，通过控制led灯珠的亮灭，调整被导通的led灯珠的之间的间距，从而调整所述标板图案312c。本领域技术人员可以理解，所述标板图案的种类有多种，不限于如图6a至图6c所示的实施方式。所述标板图案可以根据待标定相机的类型灵活地选择，本发明在此不做限制。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。