基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置及方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及摄影测量领域，尤其涉及一种基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置及方法。
【背景技术】
[0002]传统的双目视觉标定方法主要基于三角法原理进行三维信息的获取，要求相机视野能够尽可能覆盖整个视场。主要通过选用大尺寸、高精度的靶标或大视场角的相机来实现。第一种方式选用的靶标价格昂贵、难以加工，第二种方式标定的精度较低。
[0003]有文献提出不依赖于靶标，通过内参数之间的约束或基于平行线消影点等方法进行视觉传感器的结构参数自标定，标定简单、灵活，但无法保证双目视觉的高精度标定，易导致三维测量的较大误差。另有文献提出基于小靶标多工位移动式双目视觉标定，在标定中对靶标的移动附加较多的约束条件，使得标定视场受到严重的局限。基线尺的双目视觉标定虽然不需要较多的约束条件，但是相机需要有较大的视场角，而当视场角较大时，图像的畸变较大也会使标定精度降低。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是:现有的双目视觉标定方法无法对无共同视野的两个相机进行标定的问题，同时标定精度低、操作复杂和成本高的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提出了如下技术方案:
[0006]—种基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置，包括:
[0007]调节杆、第一定位销、第二定位销、第一靶标和第二靶标；
[0008]所述调节杆的一端沿所述第一靶标和所述第二靶标的调整方向设有多个定位孔；
[0009]所述调节杆的另一端沿所述第一靶标和所述第二靶标的调整方向设有多个定位孔；
[0010]所述第一革E标穿过所述第一定位销与所述调节杆相连；
[0011 ]所述第二革E标穿过所述第二定位销与所述调节杆相连；
[0012]所述第一定位销和第二定位销用于调节所述第一靶标和第二靶标的距离。
[0013]可选地，所述第一靶标和所述第二靶标之间的距离为850mm-1050mm。
[0014]—种利用上述标定装置的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，包括:
[0015]利用标定内参数的标准相机通过编解码获取第一靶标和第二靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标；
[0016]利用第一相机采集所述第一靶标的图像，利用第二相机采集所述第二靶标的图像；
[0017]利用所述第一相机和所述第二相机采集的图像与所述标志点在世界坐标系下的三维坐标进行双目视觉标定，分别获得所述第一相机坐标系和第二相机坐标系转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量。
[0018]可选地，所述利用标定内参数的标准相机通过编解码获取第一靶标和第二靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标包括:
[0019]利用标定内参数的标准相机采集不同方位的多幅图像，所述每幅图像包括编码点信息、第一靶标标志点信息和第二靶标标志点信息；
[0020]识别所述图像中的编码点，获取所述编码点的图像坐标；
[0021 ]对所述编码点进行解码，获取所述编码点的编码码号；
[0022]根据所述编码点的图像坐标和编码码号获取所述图像中标志点的图像坐标，根据所述标志点的图像坐标获取所述标志点在世界坐标系下的三维坐标。
[0023]可选地，在所述识别所述图像中的编码点，获取所述编码点的图像坐标之前，还包括:
[0024]对所述图像进行预处理；
[0025]其中，所述预处理包括对所述图像进行前背景分割、图像增强和图像去噪。
[0026]可选地，在所述利用标定内参数的标准相机采集不同方位的多幅图像之前，还包括:
[0027]对所述编码点采用十二等分圆环编码法进行编码。
[0028]可选地，所述根据所述编码点的图像坐标和编码码号获取所述图像中标志点的图像坐标包括:
[0029]利用所述编码点的图像坐标和编码码号进行图像匹配，获取仿射变换矩阵；
[0030]识别所述标志点，根据所述仿射变换矩阵获取所述标志点的图像坐标。
[0031 ] 可选地，所述识别所述标志点包括:
[0032]对所述图像进行canny边缘检测，设置合适的轮廓面积阈值和周长阈值，剔除不满足阈值条件的轮廓，识别所述标志点。
[0033]可选地，所述利用所述第一相机和所述第二相机采集的图像与所述标志点在世界坐标系下的三维坐标进行双目视觉标定，分别获得所述第一相机坐标系和第二相机坐标系转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量包括:
[0034]根据所述第一靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标获得所述第一相机坐标系转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量；
[0035]根据所述第二靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标获取所述第二相机坐标系转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量。
[0036]—种基于摄影测量的大视场双目视觉标定系统，包括:
[0037]标志点三维坐标获取单元，用于利用标定内参数的标准相机通过编解码获取第一靶标和第二靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标；
[0038]图像获取单元，利用第一相机采集所述第一靶标的图像，利用第二相机采集所述第二靶标的图像；
[0039]双目视觉标定单元，用于利用所述第一相机和所述第二相机采集的图像与所述标志点在世界坐标系下的三维坐标进行双目视觉标定，分别获得所述第一相机和第二相机转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量。
[0040]本发明基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置及方法，标定过程简单、易于操作，具有精度高、成本低的优点，对测量环境要求低，适合于工业现场测量。
【附图说明】
[0041]通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中:
[0042]图1示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的正面示意图；
[0043]图2示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的背面示意图；
[0044]图3示出了本发明一个实施例的靶标距离不同的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的结构示意图；
[0045]图4示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法的流程示意图；
[0046]图5示出了本发明另一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法的流程不意图；
[0047]图6示出了本发明基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法的原理示意图；
[0048]图7示出了本发明采用的十二等分圆环编码法的部分编码标志示意图；
[0049]图8示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法中靶标距离为850mm的摄影测量示意图；
[0050]图9示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0051]下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0052]图1示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的正面示意图；图2示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的背面示意图。
[0053]如图1-2所示，该基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置包括:
[0054]调节杆1、第一定位销2、第二定位销3、第一靶标4和第二靶标5;
[0055]调节杆1的一端沿第一靶标4和第二靶标5的调整方向设有多个定位孔；
[0056]调节杆1的另一端沿第一靶标4和第二靶标5的调整方向设有多个定位孔；
[0057]第一靶标4穿过第一定位销2与调节杆1相连；
[0058]第二靶标5穿过第二定位销3与调节杆1相连；
[0059]第一定位销2和第二定位销3用于调节第一靶标4和第二靶标5的距离。
[0060]在一种可选的实施方式中，第一靶标4和第二靶标5之间的距离为850mm-1050mm。图3示出了本发明一个实施例的靶标距离不同的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置的结构示意图。
[0061]本实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置，标定过程简单、易于操作，具有精度高、成本低的优点，对测量环境要求低，适合于工业现场测量。
[0062]图4示出了本发明一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法的流程示意图。如图4所示，该方法包括:
[0063]S41:利用标定内参数的标准相机通过编解码获取第一靶标和第二靶标的标志点在世界坐标系下的三维坐标；
[0064]S42:利用第一相机采集所述第一靶标的图像，利用第二相机采集所述第二靶标的图像；
[0065]S43:利用所述第一相机和所述第二相机采集的图像与所述标志点在世界坐标系下的三维坐标进行双目视觉标定，分别获得所述第一相机坐标系和第二相机坐标系转换到世界坐标系下的旋转矩阵和平移向量。
[0066]本实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，标定过程简单、易于操作，具有精度高、成本低的优点，对测量环境要求低，适合于工业现场测量。
[0067]图5示出了本发明另一个实施例的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法的流程示意图。如图5所示，该方法包括:
[0068]S51:对所述编码点采用十二等分圆环编码法进行编码；
[0069]S52:利用标定内参数的标准相机采集不同方位的多幅图像，所述每幅图像包括编码点信息、第一靶标标志点信息和第二靶标标志点信息；
[0070]S53:对所述图像进行预处理；
[0071]S54:识别所述图像中的编码点，获取所述编码点的图像坐标；
[0072]S55:对所述编码点进行解码，获取所述编码点的编码码号；
[0073]S56:根据所述编码点的图像坐标和编码码号获取所述图像中标志点的图像坐标，根据所述标志点的图像坐标获取所述标志点在世界坐标系下的三维坐标；
[0074]S57:利用第一相机采集所述第一靶标的图像，利用第二相机采集所述第二靶标的图像；