r>[0075]S58: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。
[0076]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。
[0077]在实际应用中，在视场内放置编码点、杆形靶标以及高精度标尺，利用标准相机，进行摄影测量。标准相机，分辨率:(3872 X 2592)像素，C⑶尺寸:(23.6 X 15.8)mm，该标准相机已经标定了内部参数。在不同方位开启闪光灯，获取两幅以上数字图像，然后处理每幅数字图像，识别编码点，对编码点进行解码，得到编码点的图像坐标以及编码码号。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。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850_的摄影测量示意图。
[0078]本实施利用简易的杆形标定装置，设计多个固定位，适用于多个相机在较大范围内的视觉标定，标定方法灵活，实用性强。本实施例采用摄影测量方法进行标定，具有精度高、对测量环境要求低以及成本低等优点，适合于工业现场测量。
[0079]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。该编码点通过分割编码中心周围的圆环进行编码，使用一种回光反射材料，利用这种材料制成编码标志，使其具有唯一的身份信息。本发明使用的是同心圆环形，圆形标志中心被唯一编码的圆环包围，编码圆环被等角度分成12等分，每一个等分称为编码位，编码位被看作一个二进制位。使用闪光灯在黑暗环境中拍摄获取背景较暗标志点清晰的图像;高精度标尺放置在视野中的任意位置，标尺最远处的两个编码点之间的距离为630.65mm;在两个靶标上贴上标定点，通过将定位销孔固定在不同的位置，改变两个标定板中心的距离。
[0080]对所述编码点进行解码，获取所述编码点的编码码号具体包括:利用交比不变等性质将图像中的模板组点集恢复到设计坐标系下，同时求出仿射变换参数，并以此将图像中编码组的点恢复到模板中的位置，与设计模板对比，得出最终编码码号。
[0081]在一种可选的实施方式中，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:
[0082]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；
[0083]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。
[0084]进一步地，所述识别所述标志点包括:
[0085]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。
[0086]在实际应用中，对图像进行Canny边缘检测，通过设置合适的轮廓面积和周长阈值，剔除不满足阈值条件的轮廓，计算封闭轮廓质心过滤噪声，将编码标志点从图像场景中分离出来。采用最小二乘法拟合椭圆对编码标志点定位，结合椭圆拟合误差判断分割编码标志点并填充。
[0087]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:
[0088]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；
[0089]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。
[0090]具体地，利用得到的靶标标志点在世界坐标系下的三维坐标，分别计算两个相机坐标系转换到世界坐标系下的转换矩阵RdPR2，大视场下任意两个相机之间的转换关系为R21 = R, 1R20
[0091]本实施例使用的摄影测量方法主要是得到杆形靶标标志点的三维坐标位置，一经标定，就可进行双目或多个相机之间位置关系的标定，标定过程简单、易于操作。
[0092]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。如图9所示，该系统包括:
[0093]标志点三维坐标获取单元91，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；
[0094]图像获取单元92，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；
[0095]双目视觉标定单元93，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。
[0096]本实施例所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定系统可以用于执行上述方法实施例，其原理和技术效果类似，此处不再赘述。
[0097]虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
【主权项】
1.一种基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置，其特征在于，包括: 调节杆、第一定位销、第二定位销、第一靶标和第二靶标； 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； 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； 所述第一靶标穿过所述第一定位销与所述调节杆相连； 所述第二靶标穿过所述第二定位销与所述调节杆相连； 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。2.根据权利要求1所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定装置，其特征在于， 所述第一靶标和所述第二靶标之间的距离为850mm?1050mm。3.—种利用权利要求1-2任一项所述的标定装置的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，包括: 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； 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；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。4.根据权利要求3所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，所述利用标定内参数的标准相机通过对12位编码点进行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: 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； 识别所述图像中的编码点，获取所述编码点的图像坐标； 对所述编码点进行解码，获取所述编码点的编码码号； 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。5.根据权利要求4所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，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: 对所述图像进行预处理； 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。6.根据权利要求4所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，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: 对所述编码点采用十二等分圆环编码法进行编码。7.根据权利要求4所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，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: 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； 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。8.根据权利要求7所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，所述识别所述标志点包括: 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。9.根据权利要求2所述的基于摄影测量的大视场双目视觉标定方法，其特征在于，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: 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； 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。10.一种基于摄影测量的大视场双目视觉标定系统，其特征在于，包括: 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； 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； 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。
【专利摘要】本发明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。该方法包括：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；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；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。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。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN105469418
【申请号】CN201610003540
【发明人】刘志伟, 魏京利, 孙笃玲, 程芳玲, 刘然, 黄召明, 张松
【申请人】中车青岛四方机车车辆股份有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月4日