CN108230396A - 标定装置和标定设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种标定装置和标定设备。其中，标定装置包括：标定板阵列，包括排列成M行N列的M*N个标定板，其中M和N均为≥2的整数，所述标定板阵列中的部分或全部标定板与所述标定板阵列的基准面形成一非零夹角，所述基准面为所述部分或全部标定板翻转后形成的所述标定板阵列中全部标定板共面的平面；标定物夹具，与所述标定板阵列的基准面相对，设置于所述标定板阵列的前方，其中对应于所述标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个所述标定物夹具，使固定于所述标定物夹具的标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。本发明实施例可以提高标定的效率，满足在实际应用中大规模标定的需求。

Description

标定装置和标定设备

技术领域

本发明属于计算机视觉技术领域，特别是涉及一种标定装置和标定设备。

背景技术

相机标定，也称摄像机标定，是为了确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，所建立的相机成像几何模型的相机参数通过实验与计算的求解过程。无论是在图像测量还是在机器视觉中，相机标定都是非常关键的技术，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响着相机工作产生结果的准确性，在实际应用中，相机标定也是很多产品生产必不可少的环节，例如：手机生产的摄像头模块标定等。

然而，现有的相机标定技术，在利用标定板进行标定时，由于标定板在同一时间只能对一部手机进行标定，使得目前手机标定的效率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种标定装置技术方案。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种标定装置，包括：

标定板阵列，包括排列成M行N列的M*N个标定板，其中M和N均为≥2的整数，所述标定板阵列中的部分或全部标定板与所述标定板阵列的基准面形成一非零夹角，所述基准面为所述部分或全部标定板翻转后形成的所述标定板阵列中全部标定板共面的平面；

标定物夹具，与所述标定板阵列的基准面相对，设置于所述标定板阵列的前方，其中对应于所述标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个所述标定物夹具，使固定于所述标定物夹具的标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，所述标定板阵列是由部分或全部标定板中的各标定板分别从所述标定板阵列的基准面朝一个随机地方向翻转形成；所述标定板阵列中相邻的标定板不共面，并且所述相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，所述部分或全部标定板与所述标定板阵列的基准面形成的夹角为25°～35°。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，M和N至少其中之一≥3，在所述标定板阵列中上下左右相邻的四个标定板不共面；对应于所述标定板阵列中四个上下左右相邻的标定板设有一个所述标定物夹具。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，所述标定物夹具包括：夹紧元件和调节元件；所述夹紧元件固定待标定的标定物；所述调节元件调节所述夹紧元件与所述标定板阵列之间的距离，使所述夹紧元件固定的所述标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板的影像在所述夹紧元件固定的所述标定物的图像中占所述图像的90％以上。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，所述夹紧元件是与所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板组成的标定板组的中心相对。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，在所述标定板阵列中各标定板的前表面设有棋盘格图案或圆阵列图案。

可选地，在本发明上述任一装置实施例中，在所述标定板阵列中各标定板的后表面还设有棋盘格图案或圆阵列图案；

在所述标定板阵列的后方，与所述标定板阵列的基准面相对，并且对应于所述标定板阵列中至少二个相邻的标定板还设有一个所述标定物夹具，使固定于所述标定物夹具的标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

根据本发明实施例的另一个方面，提供的一种标定设备，包括上述任一实施例所述的装置。

基于本发明上述实施例提供的标定装置和标定设备，通过利用多个标定板构造标定板阵列，使标定板阵列中的部分或全部标定板与标定板阵列的基准面形成一非零夹角，同时在标定板阵列的前方，与标定板阵列的基准面相对设置标定物夹具，使对应于标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个标定物夹具，从而可以使标定板阵列对应于多个标定物夹具，通过将待标定的标定物固定于标定物夹具上，利用标定板阵列与标定物夹具的对应关系可以实现同时对多个标定物进行标定，从而节约了标定所用的时间，提高了标定的效率，当对应于同一个标定物夹具的至少二个相邻的标定板中的标定板不共面，并且至少相对于标定板阵列的基准面的夹角和方向之一不同时，可以实现通过较少次数的拍摄完成对标定物的标定，进一步大大节约标定所用的时间，提高标定的效率，进而满足在实际应用中大规模标定的需求，当标定板阵列中的标定板被相邻的标定物夹具在标定中共用时，可以提高标定板的利用率，在同样的情况下可以减少标定板的使用，从而变相降低标定板的制作成本。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同描述一起用于解释本发明的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本发明，其中：

图1是本发明实施例标定装置的标定板阵列的一个具体实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例标定装置的标定板阵列的另一个具体实施例的结构示意图。

图3是本发明实施例标定装置的标定板阵列的又一个具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例的标定装置包括：标定板阵列和标定物夹具，标定板阵列包括排列成M行N列的M*N个标定板，其中M和N均为≥2的整数，标定板阵列中的部分或全部标定板与标定板阵列的基准面形成一非零夹角，标定板阵列的基准面为部分或全部标定板翻转后形成的标定板阵列中全部标定板共面的平面，标定物夹具与标定板阵列的基准面相对，设置于标定板阵列的前方，其中对应于标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个标定物夹具，使固定于标定物夹具的标定物的视野完全覆盖标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

基于本发明上述实施例提供的标定装置，通过利用多个标定板构造标定板阵列，使标定板阵列中的部分或全部标定板与标定板阵列的基准面形成一非零夹角，同时在标定板阵列的前方，与标定板阵列的基准面相对设置标定物夹具，使对应于标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个标定物夹具，从而可以使标定板阵列对应于多个标定物夹具，通过将待标定的标定物固定于标定物夹具上，利用标定板阵列与标定物夹具的对应关系可以实现同时对多个标定物进行标定，从而节约了标定所用的时间，提高了标定的效率，当对应于同一个标定物夹具的至少二个相邻的标定板中的标定板不共面，并且至少相对于标定板阵列的基准面的夹角和方向之一不同时，可以实现通过较少次数的拍摄完成对标定物的标定，进一步大大节约标定所用的时间，提高标定的效率，进而满足在实际应用中大规模标定的需求，当标定板阵列中的标定板被相邻的标定物夹具在标定中共用时，可以提高标定板的利用率，在同样的情况下可以减少标定板的使用，从而变相降低标定板的制作成本。

如图1所示，图1是本发明实施例标定装置的标定板阵列的一个具体实施例的结构示意图，在该实施例中，标定板阵列110包括9个标定板，即标定板111、112、113、114、115、116、117、118及119，9个标定板排列成3行3列的标定板阵列，标定板阵列110包含四个标定板组，每个标定板组由上下左右相邻的四个标定板组成，即分别由标定板111、112、114及115，标定板112、113、115及116，标定板114、115、117及118，和标定板115、116、118及119组成的四个标定板组，其中标定板112、114、116及118均同时被两个标定板组共用，标定板115则同时被四个标定板组共用，在每一个标定板组中四个标定板不共面，并且至少相对于标定板阵列110的基准面的夹角和方向之一不同,其中标定板阵列110的基准面为部分或全部标定板翻转后形成的9个标定板共面的平面，在标定板阵列110的前方，与标定板阵列110的基准面相对，且对应于每一个标定板组设有一个标定物夹具，即在标定板阵列110的前方应对应设置四个标定物夹具，通过四个标定物夹具可以同时固定四个待标定的标定物，从而利用标定板阵列110可以同时对四个待标定的标定物进行标定，对于常用的标定方法，从四个以不同方向或角度设置的标定板中所获得的特征点的信息已经可以满足求解相机参数的需要，因此固定于四个标定物夹具上的四个标定物可以通过一次拍摄完成标定，由于在标定板阵列110中还存在着在标定过程中，被相邻的标定物夹具共用的标定板，即标定板112、114、115、116及118，因此通过标定板阵列110中这些被共用的标定板，可以利用较少的标定板完成对四个标定物的同时标定，提高了标定板的利用率。

在上述实施例中，当以二个相邻的标定板组成标定板组时，则标定板阵列110包括十二个标定板组，即分别由标定板111、112，标定板112、113，标定板114、115，标定板115、116，标定板117、118，标定板118、119，标定板111、114，标定板112、115，标定板113、116，标定板114、117，标定板115、118，和标定板116、119组成的十二个标定板组，其中各标定板均同时被两个标定板组共用，在每一个标定板组中二个标定板不共面，并且至少相对于标定板阵列110的基准面的夹角和方向之一不同,其中标定板阵列110的基准面为部分或全部标定板翻转后形成的9个标定板共面的平面，在标定板阵列110的前方，与标定板阵列110的基准面相对，且对应于每一个标定板组设有一个标定物夹具，即在标定板阵列110的前方应对应设置十二个标定物夹具，通过十二个标定物夹具可以同时固定十二个待标定的标定物，从而利用标定板阵列110可以同时对十二个待标定的标定物进行标定，对于常用的标定方法，从四个以不同方向或角度设置的标定板中所获得的特征点的信息已经可以满足求解相机参数的需要，因此固定于十二个标定物夹具上的十二个标定物可以通过二次拍摄完成标定，由于在标定板阵列110中还存在着在标定过程中，被相邻的标定物夹具共用的标定板，即标定板111至119，因此通过标定板阵列110中这些被共用的标定板，可以利用较少的标定板完成对十二个标定物的同时标定，提高了标定板的利用率。

需要说明的是，本发明实施例标定装置的标定板阵列并不限定于图1中3行3列的标定板阵列，如图2及图3所示，图2中的标定板阵列为3行4列的标定板阵列，图3中的标定板阵列为4行3列的标定板阵列，本领域技术人员应当了解，图1、图2及图3中的标定板阵列都仅为本发明实施例标定装置的标定板阵列的一个具体实施例，本发明实施例的标定装置的标定板阵列的形式并不以此为限。

进一步地，标定板阵列是由部分或全部标定板中的各标定板分别从标定板阵列的基准面朝一个随机地方向翻转形成，在标定板阵列中相邻的标定板不共面，并且相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同，通过使标定板从标定板阵列的基准面朝随机方向翻转形成标定板阵列，增加了标定板阵列中各标定板方向的随机性，通过使标定板阵列中相邻的标定板不共面，并且使相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同，可以获得在设置方向或角度上不同的相邻标定板，利用这样的标定板组成标定板组同时对标定物进行标定，可以提供更多的特征点信息，实现通过较少次数的拍摄完成标定。

进一步地，标定板阵列中的部分或全部标定板与标定板阵列的基准面形成的夹角为25°～35°，通过将标定板阵列中标定板与标定板阵列的基准面之间形成的夹角控制在25°～35°，可以避免在标定拍摄标定板的过程中，标定板的反光或遮挡造成的影响，保证可以从定板中获得更多的特征点信息用于相机参数的求解。

如图1所示，标定板阵列110是由9个标定板全部分别从标定板阵列110的基准面朝一个随机地方向翻转25°～35°角形成，此时标定板阵列110中的9个标定板均不共面，并且相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同。或者，标定板阵列110也可以是由9个标定板中的部分标定板分别从标定板阵列110的基准面朝一个随机地方向翻转25°～35°角形成，只要保证标定板阵列110中相邻的标定板不共面，并且相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同即可，此时标定板阵列110中不相邻的标定板可以共面，而这些共面的标定板是标定板阵列110中未进行翻转的部分标定板，即这些标定板共面于标定板阵列110的基准面。例如：标定板111、112、114及115不共面，标定板112、113、115及116不共面，标定板111与标定板113共面，即标定板111与标定板113共面于标定板阵列110的基准面。

进一步地，标定板阵列中的各标定板在标定板阵列的基准面中共面时相邻的标定板之间可留有空隙，以便于一些标定方法利用标定板之间的空隙来区分不同的标定板。如图1所示，标定板阵列110的9个标定板在标定板阵列110的基准面中共面时相邻的标定板之间均留有空隙。

在具体实施时，标定板阵列中的各标定板可以采用棋盘格标定板或圆阵列标定板等常用的标定板，即在标定板阵列中各标定板的前表面设有棋盘格图案或圆阵列图案。为了使标定方法简单，标定板阵列中的各标定板应采用相同规格的标定板，例如：采用相同规格的棋盘格标定板或相同规格的圆阵列标定板。如图1所示，标定板阵列110中的9个标定板均采用相同规格的棋盘格标定板。

进一步地，标定物夹具包括：夹紧元件和调节元件，其中，夹紧元件固定待标定的标定物，调节元件调节夹紧元件与标定板阵列之间的距离，使夹紧元件固定的标定物的视野完全覆盖标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板，这样可以保证与标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板完全落入标定物的图像中，从而可以利用至少二个相邻的标定板获取特征点的信息，进行相机参数的求解。

进一步地，标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板的影像在夹紧元件固定的标定物的图像中占图像的90％以上，这样通过控制至少二个相邻的标定板的影像在标定物的图像中的占比，可以使标定板的影像在标定物的图像中不至于过大或过小，保证标定板在标定过程中起到有效的作用。

在具体实施时，可以通过实时预览夹紧元件固定的标定物拍摄的图像，利用调节元件改变夹紧元件与标定板阵列之间的距离，来调整标定物的标定图像的视野范围，从而控制至少二个相邻的标定板的影像在标定物的图像中的占比。

在一个具体实施例中，如图1所示，a、b、c、d分别为标定板阵列110中四个标定板组的中心，可以使标定板阵列110前方设置的四个标定物夹具中的夹紧元件分别与a、b、c、d四个位置相对，这样有利于保证标定物的视野完全覆盖标定物夹具对应的标定板组，并有利于保证标定物夹具对应的标定板组的影像在夹紧元件固定的标定物的图像中占图像的90％以上。

进一步地，在标定板阵列中各标定板的前后表面可以均设有图案，例如均设有棋盘格图案或圆阵列图案，即在标定板阵列中各标定板的后表面还设有棋盘格图案或圆阵列图案，同时，在标定板阵列的后方，与标定板阵列的基准面相对，并且对应于标定板阵列中至少二个相邻的标定板还设置一个标定物夹具，使固定于标定物夹具的标定物的视野完全覆盖标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。通过采用两个表面均设有图案的标定板，并在标定板阵列的前后均设置标定物夹具，可以扩大同一个标定板阵列同时标定的标定物的数量，进一步提高标定的效率和标定板的利用率。

进一步地，标定板阵列中的各标定板前后表面的图案可以采用相同的图案，例如均采用相同规格的棋盘格图案或圆阵列图案，以方便利用一套标定方法对各标定物进行标定，简化标定过程。

在上述本发明各实施例中，待标定的标定物可以是手机、摄像机等需要通过拍摄标定板进行标定的设备。

另外，本发明实施例还提供了一种标定设备，该标定设备设置有本发明上述任一实施例的标定装置。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种标定装置，其特征在于，包括：

标定板阵列，包括排列成M行N列的M*N个标定板，其中M和N均为≥2的整数，所述标定板阵列中的部分或全部标定板与所述标定板阵列的基准面形成一非零夹角，所述基准面为所述部分或全部标定板翻转后形成的所述标定板阵列中全部标定板共面的平面；

标定物夹具，与所述标定板阵列的基准面相对，设置于所述标定板阵列的前方，其中对应于所述标定板阵列中至少二个相邻的标定板设有一个所述标定物夹具，使固定于所述标定物夹具的标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述标定板阵列是由部分或全部标定板中的各标定板分别从所述标定板阵列的基准面朝一个随机地方向翻转形成；所述标定板阵列中相邻的标定板不共面，并且所述相邻的标定板至少翻转角度和方向之一不同。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述部分或全部标定板与所述标定板阵列的基准面形成的夹角为25°～35°。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，M和N至少其中之一≥3，在所述标定板阵列中上下左右相邻的四个标定板不共面；对应于所述标定板阵列中四个上下左右相邻的标定板设有一个所述标定物夹具。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于，所述标定物夹具包括：夹紧元件和调节元件；所述夹紧元件固定待标定的标定物；所述调节元件调节所述夹紧元件与所述标定板阵列之间的距离，使所述夹紧元件固定的所述标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板的影像在所述夹紧元件固定的所述标定物的图像中占所述图像的90％以上。

7.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述夹紧元件是与所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板组成的标定板组的中心相对。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的装置，其特征在于，在所述标定板阵列中各标定板的前表面设有棋盘格图案或圆阵列图案。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述标定板阵列中各标定板的后表面还设有棋盘格图案或圆阵列图案；

在所述标定板阵列的后方，与所述标定板阵列的基准面相对，并且对应于所述标定板阵列中至少二个相邻的标定板还设有一个所述标定物夹具，使固定于所述标定物夹具的标定物的视野完全覆盖所述标定物夹具对应的至少二个相邻的标定板。

10.一种标定设备，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的装置。