CN108694732A - 一种相机多点标定的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相机多点标定的方法及装置，该相机多点标定的方法包括：在待点胶件上确定标定的基准参考点；分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；根据所述相机的有效视野范围参数选取标定的参考对象；根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。通过将多点采样得到的机械坐标与图像坐标数据通过相机内的算法软件自动计算出相机参数，无需人工来操测量，相机自动完成标定过程，操作简单，标定的精度相比于现有的标定板的标定方式有极大的提高，可以满足多个不同场景下的标定，具备更佳的适用性。

Description

一种相机多点标定的方法及装置

技术领域

本发明涉及点胶技术领域，尤其涉及一种相机多点标定的方法及装置。

背景技术

机器视觉与数控技术的结合是当今发展的一种技术趋势，然而，为了确定数控系统空间物体表面各点的三维几何位置与其在机器视觉图像中对应点间相互关系，就必须建立机器视觉图像的几何模型，这些几何模型的参数就是相机参数，大多数情况下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为相机标定。目前，市面上通常采用标定板的方式，基本原理是采用等间距实心圆阵列图案或国际象棋盘图案进行标定，使用解析解得到多数标定参数，然后使用迭代解获得其他参数。标定板标定方式需要在不同位置进行多次成像，所以操作起来比较麻烦；此外标定板由于加工精度影响，带来的标定板表面不平度误差、点间距误差等都会作为定值系统误差引入系统中。这样会大大影响标定的精度。

综上，现有技术中的相机标定方法至少存在以下缺陷：操作复杂，不能应用于一般操作人员；标定的精度受加工精度、人工操作影响；标定过程中，误差因素过多，测量精度有待验证。

发明内容

为了克服现有技术中相关产品的不足，本发明提出一种相机多点标定的方法及装置，具体的：

本发明提供了一种相机多点标定的方法，包括：在待点胶件上确定标定的基准参考点；分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；根据所述相机的有效视野范围参数选取标定的参考对象；根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：选择标定的参考对象的数量，其中，所述参考对象包括单点、图案或图像。

作为本发明的进一步改进，所述方法还包括：对选择的所有参考对象分别进行标定采集，所述参考对象根据点方阵分布。

作为本发明的进一步改进，所述根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数包括：分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标；根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数。

作为本发明的进一步改进，所述分别设置参考对象标定的采样参数包括：当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内。

本发明提供了一种相机多点标定的装置，包括：视觉模块，用于在待点胶件上确定标定的基准参考点以及选取标定的参考对象；处理模块，用于分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；采样计算模块，用于根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。

作为本发明的进一步改进，所述视觉模块还用于：选择标定的参考对象的数量，其中，所述参考对象包括单点、图案或图像。

作为本发明的进一步改进，所述采样计算模块还用于：对选择的所有参考对象分别进行标定采样，所述参考对象根据点方阵分布。

作为本发明的进一步改进，所述采样计算模块具体用于：分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标；根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数。

作为本发明的进一步改进，所述处理模块还用于：当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

本发明实施例将多点采样得到的机械坐标与图像坐标数据通过相机内的算法软件自动计算出相机参数，无需人工来操测量，相机自动完成标定过程，操作简单，标定的精度相比于现有的标定板的标定方式有极大的提高，可以满足多个不同场景下的标定，具备更佳的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述相机多点标定的方法的流程示意图；

图2为选择的标定对象的示意图；

图3为多点采样运动的示意图；

图4为本发明所述相机多点标定的装置的原理结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例一

参阅图1所示，为本发明实施例所述相机多点标定的方法的流程示意图，所述方法包括：

S101：在待点胶件上确定标定的基准参考点。

S102：分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数。

在本发明实施例中，所述的参考对象包括单点、图案或图像，当所述参考对象为图案或图像时，选择所述图案或图像上其中一个的标志点作为选取的标定对象，例如，图案或图像的中心点等；在本发明实施例中，所述的参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量是指参考对象相对于基准参考点的位移量，其中，所述的参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量分别为X1、Y1，相机的有效视野范围参数为σ，由于当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量可能使参考对象超出相机的有效视野范围，本发明实施例通过设定合理的采样参数，使所述参考对象能够完成标定采样，例如：当X1、Y1使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述X1、Y1，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内，一般选择将X1、Y1减小一半，在本发明的其他实施方式中，也可以选择其他的数值的X1、Y1，只要保证参考对象在X、Y方向初次运动时不超出相机的有效视野范围即可。

所述X1、Y1是指参考对象的机械坐标系上的位移量，例如：X1＝1，Y1＝1；所述的有效视野范围是指在相机的最大视野范围内所能清晰获取图像数据的区域，所述相机的有效视野范围参数为σ根据待检测物的实际尺寸来调整，例如，相机的视野范围为1600(H)×1200(V)，则相机的有效视野范围为(1600(H)×1200(V))×σ，所述相机的有效视野范围参数可以为60％、80％或其他数值，根据实际需求设置。

可选的，本发明实施例根据选择的σ，将自动计算所需的X1、Y1，所述X1、Y1以全部参考对象在有效视野范围内的最大可移动范围为准。

S103：根据所述相机的有效视野范围参数选取标定的参考对象。

本发明实施例选择标定的参考对象的数量，所述参考对象根据点方阵分布，例如2×2，3×3，4×4等，参阅图2所示，本发明实施例以3×3的单点为例作为参考对象，即本发明实施例所选择的参考对象为3×3均匀分布的9个单点。

本发明实施例根据所选择标定的参考对象的数量来选取标定的参考对象，使参考对象位于视野范围的中间区域，例如，标定的参考对象在本发明实施例中为3×3的方阵，方阵的计算方式：1600(H)×1200(V))×80％(有效视野范围参数)＝1280(H)×960(V)；为了保证3×3方阵的参考对象在1600×1200矩形居中；所以9点的图像坐标为：

9(320，240)；8(800，240)；7(1280，240)；

6(320，600)；5(800，600)；4(1280，600)；

3(320，960)；2(800，960)；1(1280，960)；

即参考对象点9(320，240)在X方向距离为320，参考对象点7(1280，240)距离X坐标1600之间在X方向距离为320，其他的点一样，该过程保证了所有参考对象点的坐标组成的方阵位于整个图像视野的中心，具体的，通过相机内的图形计算软件根据所选择的参考对象的数量自动计算并选取标定的参考对象。

S104：根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。

本发明实施例分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标，其中，所述各个参考对象的图像坐标根据相机采样到的图像数据由预设程序计算获取，所述各个参考对象的机械坐标在参考对象在X、Y方向初次运动后采样获取。

参阅图3所示，本发明实施例根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数，若以步骤S101中确定的标定的基准参考点为机械坐标原点(0，0)，例如，所获取的所有参考对象的图像坐标分别为：

9(320，240)；8(800，240)；7(1280，240)；

6(320，600)；5(800，600)；4(1280，600)；

3(320，960)；2(800，960)；1(1280，960)；

采样获取所有参考对象的机械坐标为：

9(2.588，1.954)；8(-0.057，1.948)；7(-2.7017，1.9423)；

6(2.595，-0.021)；5(-0.050，-0.027)；4(-2.695，-0.033)；

3(2.601，1.997)；2(-0.0435，-2.003)；1(-2.6885，-2.009)；

在采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标后，将所述机械坐标以及图像坐标的数据导入到相机内的算法软件，计算出各个参考对象的机械坐标与图像坐标之间的对应关系，该对应关系即为该相机的相机参数，所述相机参数为倍率，所述倍率＝mm/pix，即机械坐标(毫米)与图像坐标(像素)的比值，在本发明实施例中，所述相机内的算法软件为mil图形库，在本发明的其他实施方式中，也可以使用同样功能的其他算法软件。

本发明实施例所述相机多点标定的方法将多点采样得到的机械坐标与图像坐标数据通过相机内的算法软件自动计算出相机参数，无需人工来操测量，相机自动完成标定过程，操作简单，标定的精度相比于现有的标定板的标定方式有极大的提高，可以满足多个不同场景下的标定，具备更佳的适用性。

实施例二

参阅图4所示，为本发明实施例所述相机多点标定的装置的原理结构示意图，包括视觉模块1，处理模块2以及采样计算模块3。

所述视觉模块1用于在待点胶件上确定标定的基准参考点以及选取标定的参考对象；可选的，所述视觉模块1还用于选择标定的参考对象的数量，其中，所述参考对象包括单点、图案或图像。

所述处理模块2用于分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；可选的，所述处理模块2还用于当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内。

所述采样计算模块3用于根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数；可选的，所述采样计算模块3还用于对选择的所有参考对象分别进行标定采样，所述参考对象根据点方阵分布；在本发明实施例中，所述采样计算模块3分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标，并根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数。

本发明实施例所述的相机多点标定的装置可执行上述实施例所提供的相机多点标定的方法，所述相机多点标定的装置具备上述相机多点标定的方法相应的技术特征及有益效果，具体请参阅上述相机多点标定的方法的实施例，本发明实施例在此不再赘述。

在本发明所提供的上述实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，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，所述模块的划分，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，多个模块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。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，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模块来实现本实施例方案的目的。

以上仅为本发明的实施例，但并不限制本发明的专利范围，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相机多点标定的方法，其特征在于，包括：

在待点胶件上确定标定的基准参考点；

分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；

根据所述相机的有效视野范围参数选取标定的参考对象；

根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。

2.根据权利要求1所述的相机多点标定的方法，其特征在于，所述方法还包括：

选择标定的参考对象的数量，其中，所述参考对象包括单点、图案或图像。

3.根据权利要求2所述的相机多点标定的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对选择的所有参考对象分别进行标定采集，所述参考对象根据点方阵分布。

4.根据权利要求1所述的相机多点标定的方法，其特征在于，所述根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数包括：

分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标；

根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数。

5.根据权利要求1所述的相机多点标定的方法，其特征在于，所述分别设置参考对象标定的采样参数包括：

当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内。

6.一种相机多点标定的装置，其特征在于，包括：

视觉模块，用于在待点胶件上确定标定的基准参考点以及选取标定的参考对象；

处理模块，用于分别设置参考对象标定的采样参数，其中，所述采样参数包括参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量以及相机的有效视野范围参数；

采样计算模块，用于根据所设置的采样参数对所述参考对象进行标定采样，并根据采样的数据计算得到相机的标定参数。

7.根据权利要求6所述的相机多点标定的装置，其特征在于，所述视觉模块还用于：

选择标定的参考对象的数量，其中，所述参考对象包括单点、图案或图像。

8.根据权利要求7所述的相机多点标定的装置，其特征在于，所述采样计算模块还用于：

对选择的所有参考对象分别进行标定采样，所述参考对象根据点方阵分布。

9.根据权利要求6所述的相机多点标定的装置，其特征在于，所述采样计算模块具体用于：

分别对应采样获取各个参考对象的机械坐标以及图像坐标；

根据所采样获取的数据计算得到相机的标定参数。

10.根据权利要求6所述的相机多点标定的装置，其特征在于，所述处理模块还用于：

当所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量使参考对象超出相机的有效视野范围时，减小所述参考对象在X、Y方向初次运动时的位移量，直至所述参考对象初次在运动后位于相机的有效视野范围内。