标定数据的补偿方法及装置、标定方法及装置与流程

本申请涉及计算机视觉，具体涉及一种标定数据的补偿方法及装置、图像摄取装置的外参标定方法及装置、图像摄取装置的内参标定方法及装置、计算机可读存储介质、以及计算机程序产品。

背景技术：

1、计算机视觉技术利用图像摄取装置(例如视觉相机、深度相机、以及x光机等)和计算机设备实现对目标的识别、跟踪和测量等。该技术在各个领域都有着广泛的应用，例如，医学影像、自动驾驶、工业自动化、安防监控以及人脸识别等领域。

2、在使用图像摄取装置之前通常需要对其进行标定。对图像摄取装置进行标定的主要目的是获取图像摄取装置的内参、外参以及镜头畸变等参数，进而计算机设备在利用经标定的参数对图像摄取装置获取的图像进行图像处理时可以提高图像处理的精度。

3、但是，在利用标定板对图像摄取装置进行标定时，需要图像摄取装置获取的图像中包含标定板上所有标定点的图像特征，如果在标定过程中由于外界因素(例如在标定时外界的物体对标定板产生遮挡)图像摄取装置获取的是缺失标定点的图像特征的图像，会导致在标定时图像特征的像素坐标和标定点的世界坐标匹配失败，进而会降低标定效率。

技术实现思路

1、鉴于以上所述相关技术的缺点，本申请的目的在于提供一种标定数据的补偿方法及装置、图像摄取装置的外参标定方法及装置、图像摄取装置的内参标定方法及装置、计算机可读存储介质、以及计算机程序产品，以解决图像摄取装置所获取的图像是缺失图像特征的图像所导致的标定效率低的技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本申请第一方面提供一种标定数据的补偿方法，包括以下步骤：获取一图像摄取装置拍摄的图像；其中，所述图像中包括标定件的图像特征，所述标定件用于标定所述图像摄取装置，所述标定件上设置有按照预设规则排列的多个标定点；确定所获取的图像中所包含的各标定点对应的标定特征，并基于所确定的标定特征的像素位置得到标定数据；利用已确定的标定特征和所述预设规则，搜索缺失的标定特征的像素位置，并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中，直至所述标定数据中标定特征的像素位置的数量与所述标定件上的标定点的数量相同。

3、本申请第二方面提供一种图像摄取装置的内参标定方法，包括以下步骤：获取多组内参标定数据；其中，所述多组内参标定数据包括由本申请第一方面公开的任一实施例所述的标定数据的补偿方法对内参标定件在不同位置时所述图像摄取装置所获取的多张包含内参标定件的图像特征的图像对应的多组标定数据进行补偿后得到的标定数据；利用所获取的多组内参标定数据和预设的标定算法对所述图像摄取装置进行内参标定，以获得所述图像摄取装置的内参矩阵。

4、本申请第三方面提供一种图像摄取装置的外参标定方法，包括以下步骤：获取至少一组外参标定数据；其中，所述至少一组外参标定数据包括由本申请第一方面公开的任一实施例所述的标定数据的补偿方法对外参标定件在一位置时所述图像摄取装置所获取的至少一张包含外参标定件的图像特征的图像对应的至少一组标定数据进行补偿后得到的标定数据；利用所获取的至少一组外参标定数据和由本申请第二方面公开的实施例所述的内参标定方法得到的所述内参矩阵对所述图像摄取装置进行外参标定，以获得所述图像摄取装置的外参矩阵。

5、本申请第四方面提供一种标定数据的补偿装置，包括：图像获取模块，用于获取一图像摄取装置拍摄的图像；其中，所述图像中包括标定件的图像特征，所述标定件用于标定所述图像摄取装置，所述标定件上设置有按照预设规则排列的多个标定点；标定数据确定模块，用于确定所获取的图像中所包含的各标定点对应的标定特征，并基于所确定的标定特征的像素位置得到标定数据；标定数据补偿模块，用于利用已确定的标定特征和所述预设规则，搜索缺失的标定特征的像素位置，并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中，直至所述标定数据中标定特征的像素位置的数量与所述标定件上的标定点的数量相同。

6、本申请第五方面提供一种图像摄取装置的内参标定装置，包括：内参标定数据获取模块，用于获取多组内参标定数据；其中，所述多组内参标定数据包括由本申请第四方面公开的实施例所述的标定数据的补偿装置对内参标定件在不同位置时所述图像摄取装置所获取的多张包含内参标定件的图像特征的图像对应的多组标定数据进行补偿后得到的标定数据；内参标定模块，用于利用所获取的多组内参标定数据和预设的标定算法对所述图像摄取装置进行内参标定，以获得所述图像摄取装置的内参矩阵。

7、本申请第六方面提供一种图像摄取装置的外参标定装置，包括：外参标定数据获取模块，用于获取一组外参标定数据；其中，所述外参标定数据包括由本申请第四方面公开的实施例所述的标定数据的补偿装置对外参标定件在一位置时所述图像摄取装置所获取的至少一张包含外参标定件的图像特征的图像对应的至少一组标定数据进行补偿后得到的标定数据；外参标定模块，用于利用所获取的至少一组外参标定数据和由本申请第五方面公开的实施例所述的内参标定装置获得的所述图像摄取装置的内参矩阵对所述图像摄取装置进行外参标定，以获得所述图像摄取装置的外参矩阵。

8、本申请第七方面提供一种计算机可读存储介质，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如本申请第一方面公开的任一实施例所述的标定数据的补偿方法、执行如本申请第二方面公开的实施例所述的图像摄取装置的内参标定方法、或执行如本申请第三方面公开的实施例所述的图像摄取装置的外参标定方法。

9、本申请第八方面提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如本申请第一方面公开的任一实施例所述的标定数据的补偿方法、执行如本申请第二方面公开的实施例所述的图像摄取装置的内参标定方法、或执行如本申请第三方面公开的实施例所述的图像摄取装置的外参标定方法。

10、综上所述，本申请提供的标定数据的补偿方法及装置、图像摄取装置的外参标定方法及装置、图像摄取装置的内参标定方法及装置、计算机可读存储介质、以及计算机程序产品，利用已经确定的图像中所包含的各标定点对应的标定特征和标定件上多个标定点排列的预设规则，来搜索缺失的标定特征的像素位置并将缺失的标定特征的像素位置补偿到标定数据中，如此，可以确定图像摄取装置所获取图像中缺失的标定特征的像素位置并对缺失的像素位置进行补偿，使得标定数据中像素位置的数量与所述标定板中标定点的数量相同，进而在利用补偿后的标定数据进行图像摄取装置的内参或外参标定时，可提高标定效率和标定成功率。

技术特征：

1.一种标定数据的补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述图像摄取装置为应用在手术导航系统中的c臂型x光机，所述图像为x光图像。

3.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述标定件为用于标定所述图像摄取装置外参的外参标定件或用于标定所述图像摄取装置内参的内参标定件。

4.根据权利要求3所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述标定件为用于标定所述图像摄取装置外参的外参标定件时，所述标定件上还设置有示踪装置，所述示踪装置可被手术导航系统中的光学定位跟踪设备追踪。

5.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述预设规则为所述标定件上各标定点按照行列排布且所述标定件的同一方向上各相邻标定点之间的间距相同。

6.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，确定所获取的图像中所包含的各标定点对应的标定特征的步骤包括：

7.根据权利要求5所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，搜索缺失的标定特征的像素位置并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述搜索方向是根据已确定的多个标定特征的包围框确定的。

9.根据权利要求8所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，根据已确定的多个标定特征的包围框确定所述搜索方向的步骤包括：

10.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，所述标定特征的像素位置是所述标定特征的中心点的像素位置。

11.根据权利要求7所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，确定一组标定特征中相邻的标定特征的像素距离的步骤包括：依据所述标定件与所述图像摄取装置的成像平面的相对位置关系，确定一组标定特征中相邻的标定特征的像素距离。

12.根据权利要求11所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，当所述标定件与所述图像摄取装置的成像平面平行时，所述一组标定特征中包括两个标定特征。

13.根据权利要求12所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，在所述搜索方向上得到缺失的标定特征的像素位置并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中的步骤包括：

14.根据权利要求11所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，当所述标定件与所述图像摄取装置的成像平面存在夹角时，所述一组标定特征中包括三个连续的标定特征。

15.根据权利要求14所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，在所述搜索方向上得到缺失的标定特征的像素位置并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中的步骤包括：

16.根据权利要求12或14所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，初始的所述搜索起点为靠近像素坐标系的零点的标定特征的像素位置。

17.根据权利要求11所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，还包括确定所述标定件与所述图像摄取装置的成像平面是否水平的步骤。

18.根据权利要求1所述的标定数据的补偿方法，其特征在于，完成补偿后的所述标定数据为用于内参标定的内参标定数据或用于外参标定的外参标定数据。

19.一种图像摄取装置的内参标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

20.一种图像摄取装置的外参标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

21.一种标定数据的补偿装置，其特征在于，包括：

22.一种图像摄取装置的内参标定装置，其特征在于，包括：

23.一种图像摄取装置的外参标定装置，其特征在于，包括：

24.一种计算机设备，其特征在于，包括：

25.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储至少一种程序，所述至少一种程序在被调用时执行并实现如权利要求1-18任一所述的标定数据的补偿方法、执行如权利要求19所述的图像摄取装置的内参标定方法、或执行如权利要求20所述的图像摄取装置的外参标定方法。

26.一种计算机程序产品，其特征在于，当所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得所述计算机执行如权利要求1-18任一所述的标定数据的补偿方法、执行如权利要求19所述的图像摄取装置的内参标定方法、或执行如权利要求20所述的图像摄取装置的外参标定方法。

技术总结
本申请公开一种标定数据的补偿方法及装置、标定方法及装置，所述标定数据的补偿方法包括以下步骤：获取一图像摄取装置拍摄的图像；其中，所述图像中包括标定件的图像特征，所述标定件用于标定所述图像摄取装置，所述标定件上设置有按照预设规则排列的多个标定点；确定所获取的图像中所包含的各标定点对应的标定特征，并基于所确定的标定特征的像素位置得到标定数据；利用已确定的标定特征和所述预设规则，搜索缺失的标定特征的像素位置，并将缺失的标定特征的像素位置补偿到所述标定数据中，直至所述标定数据中标定特征的像素位置的数量与所述标定件上的标定点的数量相同。

技术研发人员：杨刚,孙涛,陈亮
受保护的技术使用者：常州锦瑟医疗信息科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17