获取相机坐标系原点的方法及装置与流程

1.本技术涉及光学技术领域，例如涉及获取相机坐标系原点的方法及装置。


背景技术：

2.由于三维测量技术的发展，很多由相机采集的二维图片需要进行测距以及三维建模等应用。这时就要涉及到像素坐标系，图像坐标系，相机坐标系，和世界坐标系之间的转换。坐标系转换过程中，相机坐标系原点位置的确定对转换结果有很大影响。但是目前还没有相关的方法可以准确地确定相机坐标系原点的位置。


技术实现要素：

3.为了对披露的实施例的一些方面有基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围，而是作为后面的详细说明的序言。
4.本公开实施例提供了一种获取相机坐标系原点的方法及装置，以解决无法确定相机坐标系原点在相机中的位置的技术问题。
5.本公开实施例提供了一种获取相机坐标系原点的方法，包括：获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置；获取参考点在双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差；基于偏差和第一位置确定相机坐标系的原点在该双目相机的位置。
6.在一些实施例中，获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置，可以包括：当靶标物上的一个参考点的投影点与该双目相机的光圈中心重合时，获取一个参考点的投影点对应的第一位置；基于偏差和第一位置确定相机坐标系的原点在双目相机的位置，可以包括：当所述偏差为0时，确定所述相机坐标系的原点在所述双目相机的位置为光圈中心。
7.在一些实施例中，判断靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合的方法，可以包括：从一个参考点向双目相机投射垂直于双目相机的直线光；获取双目相机拍摄的直线光的成像画面；当成像画面中存在与画面中心点重合的光斑时，确定一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合。
8.在一些实施例中，获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置，可以包括：分别获取靶标物上的两个参考点在双目相机的投影点对应的第一位置；
获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差，可以包括：基于两个参考点对应的第二位置确定所述偏差。
9.在一些实施例中，两个参考点的横纵坐标均不相同。
10.在一些实施例中，获取参考点在双目相机的相机坐标系下的第二位置，可以包括：通过双目相机拍摄所述靶标物，获取靶标物中的参考点在图像坐标系下的第三位置；将第三位置通过坐标转换得到所述相机坐标系下的第二位置。
11.在一些实施例中，获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点对应的第一位置，包括：获取靶标物上的参考点正投影在双目相机的投影点对应的第一位置。
12.本公开实施例还提供了一种获取相机坐标系原点的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，所述处理器被配置为在执行所述程序指令时，执行上述的获取相机坐标系原点的方法。
13.本公开实施例还提供了一种获取相机坐标系原点的装置，包括：位置获取模块，被配置为获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置；偏差获取模块，被配置为获取所述参考点在所述双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与所述相机坐标系的原点的偏差；原点确定模块，被配置为基于偏差和所述第一位置确定相机坐标系的原点在双目相机的位置。
14.在一些实施例中，位置获取模块，可以被配置为：当靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合时，获取一个参考点的投影点对应的第一位置；原点确定模块，被配置为：当偏差为0时，确定相机坐标系的原点在双目相机的位置为光圈中心。
15.在一些实施例中，位置获取模块在判断靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合时，可以被配置为：从一个参考点向双目相机投射垂直于双目相机的直线光；获取双目相机拍摄的直线光的成像画面；当成像画面中存在与画面中心点重合的光斑时，确定一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合。
16.在一些实施例中，位置获取模块，可以被配置为：分别获取靶标物上的两个参考点在双目相机的投影点对应的第一位置；偏差获取模块，可以被配置为：基于所述两个参考点对应的第二位置确定所述偏差。
17.在一些实施例中，所述两个参考点的横纵坐标均不相同。
18.在一些实施例中，所述偏差获取模块，被配置为：通过双目相机拍摄靶标物，获取靶标物中的参考点在图像坐标系下的第三位置；将第三位置通过坐标转换得到相机坐标系下的第二位置。
19.在一些实施例中，位置获取模块，可以被配置为：获取靶标物上的参考点正投影在双目相机的投影点对应的第一位置。
20.本公开实施例提供的获取相机坐标系原点的方法及装置，可以实现以下技术效果：获取相机坐标系原点在相机中的位置，提升相机坐标转换的准确率。
21.以上的总体描述和下文中的描述仅是示例性和解释性的，不用于限制本技术。
附图说明
22.至少一个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明和附图并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件示为类似的元件，附图不构成比例限制，并且其中：图1是本公开实施例提供的获取相机坐标系原点的方法的流程示意图；图2是本公开实施例提供的靶标物示意图；图3是本公开实施例提供的一种参考点投影场景的示意图；图4是本公开实施例提供的另一种参考点投影场景的示意图；图5是本公开实施例提供的另一种参考点投影场景的示意图；图6是本公开实施例提供的一种相机坐标系原点的位置示意图；图7是本公开实施例提供的一种获取相机坐标系原点的场景示意图；图8是本公开实施例提供的参考点在图像坐标系的位置示意图；图9是本公开实施例提供的参考点在相机坐标系的位置示意图；图10是本公开实施例提供的另一种相机坐标系原点的位置示意图；图11是本公开实施例提供的一种获取相机坐标系原点的装置的结构示意图；图12是本公开实施例提供的另一种获取相机坐标系原点的装置的结构示意图。
23.附图标记：20：靶标物；30：双目相机；40：光线发射器；p、m、n：参考点；q、e、f：投影点；oc：相机坐标系的原点；d：偏差；80：获取相机坐标系原点的装置；801：处理器；802：存储器；803：通信接口；804：总线；90：获取相机坐标系原点的装置；901：位置获取模块；902：偏差获取模块；903：原点确定模块。
具体实施方式
24.为了能够更加详尽地了解本公开实施例的特点与技术内容，下面结合附图对本公开实施例的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本公开实施例。在以下的技术描述中，为方便解释起见，通过多个细节以提供对所披露实施例的充分理解。然而，在没有这些细节的情况下，至少一个实施例仍然可以实施。在其它情况下，为简化附图，熟知的结构和装置可以简化展示。
25.如图1所示，本公开实施例提供的获取相机坐标系原点的方法，包括：s101、获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置；
s102、获取参考点在双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差；s103、基于偏差和第一位置确定相机坐标系的原点在双目相机的位置。
26.本公开可以获取相机坐标系原点在相机中的位置，提升相机坐标转换的准确率。
27.在一些实施例中，靶标物20上带有参考点，参考点是靶标物上的位置比较明显的点，可以用于双目相机拍摄图像时获取参考点的位置，参考点可以根据需求随时调整。靶标物20可以是常规的标定板，例如，棋盘格标定板（如图2所示，角点p为参考点），或者圆形阵列标定板，也可以是其他具有位置参照功能且可以计算参考点位置的平面物体。
28.在一些实施例中，可以将靶标物上的参考点投影在双目相机表面，从而确定该参考点对应的投影点的第一位置。如图3所示，可以将光线发射器40设置在靶标物20背离双目相机30的一侧，光线发射器40可以沿箭头所示方向发射直线光，直线经过参考点p后投射到双目相机30的表面形成投影，该投影的位置为q点，即为参考点p的投影点。可选地，该直线光的发射方向可以垂直于该靶标物20，也可以不垂直与该靶标物20。
29.在一些实施例中，如图4所示，光线发射器40除了可以设置在靶标物20背离双目相机30的一侧，还可以设置在靶标物20靠近双目相机30的一侧，也就是位于双目相机30和靶标物20之间。此时，光线发射器40可以按照图4中箭头方向，分别向靶标物20的参考点p和双目相机这两个方向发出位于同一直线的两束直线光，而且向靶标物20发射的直线光需经过参考点p，则另一束直线光在双目相机30表面的投影点q就是该参考点p的投影点。
30.在一些实施例中，光线发射器40发射的直线光可以是激光，或者，通过准直装置进行光路塑形后的光线。
31.可选地，上述直线光的发射方向可以垂直于该靶标物20，也可以不垂直于该靶标物20。当光线发射器40发射的直线光垂直于靶标物20时，如图3、图4所示，投影点q与参考点p的连线，垂直于该靶标物20表面以及该双目相机30表面。当光线发射器40发射的直线光不垂直于靶标物20时，如图5所示，光线发射器40发射的直线光沿箭头所示的方向传导，可以经过参考点p在双目相机30表面形成投影点q，此时投影点q与该参考点p的连线不垂直于该靶标物20表面以及该双目相机30表面。
32.在一些实施例中，在获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点对应的第一位置时，可以获取靶标物上的参考点正投影在双目相机的投影点对应的第一位置。参考点正投影在双目相机的投影点也就是如图3、图4所示，投影点q与参考点p的连线，垂直于该靶标物20表面以及该双目相机30表面。
33.在一些实施例中，获取靶标物20上的参考点投影在双目相机30的投影点所对应的第一位置的方法，可以如图6所示，当靶标物20上的一个参考点（如图6中的点p所示）的投影点（如图6中的点q所示）与双目相机的光圈中心重合时，获取所述一个参考点的投影点对应的第一位置。获取第一位置后，可以通过获取参考点在双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差。该偏差是指相机坐标系的原点和该参考点，在该相机坐标系下的位置偏差。获得偏差之后，可以基于该偏差和第一位置确定相机坐标系的原点在所述双目相机的位置。如图6所示，由于参考点p在相机坐标系下的第二位置就是相机坐标系的原点，则偏差为0，即投影点q与光圈中心重合。因此当偏差为0时，可以确定相机坐标系的原点在双目相机的位置为上述光圈中心。
34.在一些实施例中，判断靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合的方法，可以包括：先从该靶标物的参考点，向双目相机投射一条垂直于该双目相机的直线光；然后获取该双目相机拍摄的该直线光的成像画面；当成像画面中存在与画面中心点重合的光斑时，确定上述参考点的投影点与该双目相机的光圈中心重合。此过程可以通过不断人工调整双目相机位置，来找到双目相机的光圈中心和投影点重合的情况。目测当双目相机的成像画面中出现较大的光斑，并且光斑与成像画面的中心点重合时，可以认为投影点与双目相机的光圈中心重合。此外，还可以通过其他方法确定投影点与双目相机的光圈中心重合，此处不做限定。
35.在一些实施例中，如图6所示，相机坐标系（xc，yc，zc）是摄像机站在自己角度上衡量物体的坐标系。相机坐标系的原点oc为光圈中心。相机坐标系是世界坐标系（空间坐标系）和图像坐标系的转换桥梁。通常世界坐标系通过平移和旋转得到相机坐标系。相机坐标系通过成像模型中的相似三角形原理得到图像坐标系。
36.在一些实施例中，如图7所示，靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置，还可以先分别获取靶标物上的两个参考点（如图7中点m、点n所示）在双目相机的投影点（如图7中点e、点f所示）对应的第一位置；获取第一位置后，可以通过获取两个参考点在双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差。
37.在一些实施例中，获取参考点在所述双目相机的相机坐标系下的第二位置时，可以先通过双目相机拍摄靶标物，得到靶标物的拍摄图像，拍摄图像的图像坐标系如图8所示，可以通过拍摄图像获取图7所示的靶标物中的参考点m和n在在该图像坐标系下的第三位置，如图8中点m为图7所示的参考点m的第三位置、点n为图7所示的参考点n的第三位置。然后将这两个参考点的第三位置通过坐标转换得到所述相机坐标系下的第二位置，如图9所示的相机坐标系（xc，yc，zc），将图8所示的图像坐标系中的参考点m和n对应的第三位置进行坐标转换，得到相机坐标系中的中参考点m的第二位置mc和参考点n对应的第二位置nc。
38.在一些实施例中，图8所示的两个参考点m和n的横纵坐标均不相同。基于这两个参考点的第二位置，可以获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差。
39.在一些实施例中，如图10所示，获得偏差之后，可以基于该偏差和投影点e和投影点f的第一位置，确定相机坐标系的原点oc在所述双目相机的位置。
40.本公开实施例提供了一种获取相机坐标系原点的装置，包括处理器和存储有程序指令的存储器，处理器被配置为在执行程序指令时，执行上述的获取相机坐标系原点的方法。
41.参见图11，在一些实施例中，获取相机坐标系原点的装置80可以包括：处理器（processor）801和存储器（memory）802，还可以包括通信接口（communication interface）803和总线804。其中，处理器801、通信接口802、存储器802可以通过总线804完成相互间的通信。通信接口803可以用于信息传输。处理器801可以调用存储器802中的逻辑指令，以执行上述实施例的获取相机坐标系原点的方法。
42.此外，上述的存储器802中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
43.存储器802作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本公开实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器801通过运行存储在存储器802中的程序指令/模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的获取相机坐标系原点的方法。
44.存储器802可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器802可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。
45.本公开实施例提供了另一种获取相机坐标系原点的装置，参见图12，在一些实施例中，获取相机坐标系原点的装置90可以包括：位置获取模块901，可以被配置为获取靶标物上的参考点投影在双目相机的投影点所对应的第一位置；偏差获取模块902，可以被配置为获取参考点在所述双目相机的相机坐标系下的第二位置，以及，获取第二位置与相机坐标系的原点的偏差；原点确定模块903，可以被配置为基于偏差和第一位置确定相机坐标系的原点在双目相机的位置。
46.在一些实施例中，位置获取模块901，可以被配置为：当靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合时，获取一个参考点的投影点对应的第一位置；原点确定模块903，可以被配置为：当偏差为0时，确定相机坐标系的原点在双目相机的位置为光圈中心。
47.在一些实施例中，位置获取模块901在判断靶标物上的一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合时，可以被配置为：从一个参考点向双目相机投射垂直于双目相机的直线光；获取双目相机拍摄的直线光的成像画面；当成像画面中存在与画面中心点重合的光斑时，确定一个参考点的投影点与双目相机的光圈中心重合。
48.在一些实施例中，位置获取模块901，可以被配置为：分别获取靶标物上的两个参考点在双目相机的投影点对应的第一位置；偏差获取模块902，可以被配置为：基于两个参考点对应的第二位置确定偏差。
49.在一些实施例中，两个参考点的横纵坐标均不相同。
50.在一些实施例中，偏差获取模块902，可以被配置为：通过双目相机拍摄靶标物，获取靶标物中的参考点在图像坐标系下的第三位置；将第三位置通过坐标转换得到相机坐标系下的第二位置。
51.在一些实施例中，位置获取模块901，被配置为：获取靶标物上的参考点正投影在双目相机的投影点对应的第一位置。
52.在一些实施例中，获取相机坐标系原点的装置90中的各个模块可以是虚拟的功能模块或者是逻辑硬件，各个模块之间具有逻辑连接关系。
53.本公开实施例提供了一种获取相机坐标系原点的设备，包含上述的获取相机坐标
系原点的装置。
54.本公开实施例提供的获取相机坐标系原点的方法及装置，可以获取相机坐标系原点在相机中的位置，提升相机坐标转换的准确率。
55.本公开实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令设置为执行上述获取相机坐标系原点的方法。
56.本公开实施例提供了一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，该计算机程序包括程序指令，当该程序指令被计算机执行时，使上述计算机执行上述获取相机坐标系原点的方法。
57.上述的计算机可读存储介质可以是暂态计算机可读存储介质，也可以是非暂态计算机可读存储介质。
58.本公开实施例提供的计算机可读存储介质和计算机程序产品，可以获取相机坐标系原点在相机中的位置，提升相机坐标转换的准确率。
59.本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括至少一个指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本公开实施例的方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质可以是非暂态存储介质，包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，random access memory）、磁碟或者光盘等多种可以存储程序代码的介质，也可以是暂态存储介质。
60.以上描述和附图充分地示出了本公开的实施例，以使本领域技术人员能够实践它们。其他实施例可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施例的部分和特征可以被包括在或替换其他实施例的部分和特征。本公开实施例的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。当用于本技术中时，虽然术语“第一”、“第二”等可能会在本技术中使用以描述各元件，但这些元件不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。比如，在不改变描述的含义的情况下，第一元件可以叫做第二元件，并且同样地，第二元件可以叫做第一元件，只要所有出现的“第一元件”一致重命名并且所有出现的“第二元件”一致重命名即可。第一元件和第二元件都是元件，但可以不是相同的元件。而且，本技术中使用的用词仅用于描述实施例并且不用于限制权利要求。如在实施例以及权利要求的描述中使用的，除非上下文清楚地表明，否则单数形式的“一个”（a）、“一个”（an）和“所述”（the）旨在同样包括复数形式。类似地，如在本技术中所使用的术语“和/或”是指包含一个或一个以上相关联的列出的任何以及所有可能的组合。另外，当用于本技术中时，术语“包括”（comprise）及其变型“包括”（comprises）和/或包括（comprising）等指陈述的特征、整体、步骤、操作、元素，和/或组件的存在，但不排除一个或一个以上其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或这些的分组的存在或添加。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
…”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。本文中，每个实施例重点说明的可以是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分可以互相参见。对于实施例公开的方法、产品等而言，如果其与实施例公开的方法部分相对应，那么相关之处可以参见方法部分的描述。
61.本领域技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法以实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本公开实施例的范围。本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
62.本文所披露的实施例中，所揭露的方法、产品（包括但不限于装置、设备等），可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，可以仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例。另外，在本公开实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
63.在附图中，考虑到清楚性和描述性，可以夸大元件或层等结构的宽度、长度、厚度等。当元件或层等结构被称为“设置在”（或“安装在”、“铺设在”、“贴合在”、“涂布在”等类似描述）另一元件或层“上方”或“上”时，该元件或层等结构可以直接“设置在”上述的另一元件或层“上方”或“上”，或者可以存在与上述的另一元件或层之间的中间元件或层等结构，甚至有一部分嵌入上述的另一元件或层。
64.附图中的流程图和框图显示了根据本公开实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，上述模块、程序段或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个或更多的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。在附图中的流程图和框图所对应的描述中，不同的方框所对应的操作或步骤也可以以不同于描述中所披露的顺序发生，有时不同的操作或步骤之间不存在特定的顺序。例如，两个或更多的操作或步骤实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这可以依所涉及的功能而定。框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。以上所述方式可以应用于附图及其对应的描述，也可以应用于不与附图对应的描述。