CN109859280A - 摄像头标定系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摄像头标定系统及方法，包括：示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个所述标定位置；控制器接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。根据本发明提供的摄像头标定系统及方法，既可以提升摄像头参数标定的精度，又可以批量对摄像头进行自动化标定。

Description

摄像头标定系统及方法

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，特别涉及一种摄像头标定系统及方法。

背景技术

摄像头是移动机器人领域的核心部件，机器人通过摄像头产生“视觉”。从而使得机器人可以精确地移动、避开障碍物等等。尽管随着图像处理技术的发展，高级的算法可以弥补因摄像头拍摄图片的质量低而导致处理结果不准确的问题。但是，在移动机器人领域，机器人经常工作在复杂的环境中，例如有狭窄的通道、穿梭的人流以及家具等障碍物，上述场景都要求机器人实现高精度移动，因此，如何提升图像处理的精度是本领域急需解决的问题。

目前常用的做法是对摄像头进行标定。但现有的标定方式存在标定结果精度不高以及不适于批量标定的情况。

发明内容

本发明有鉴于上述的现有状况而完成的，其目的在于提供一种摄像头标定系统及方法，能够提升标定精度并且适于批量标定。

为了实现上述目的，本发明实施方式提供如下技术方案：

本发明提供一种摄像头标定系统，包括摄像头，还包括：

标定模块，配置为对所述摄像头拍摄的图像进行标定处理；

机械臂，配置为可相对于所述摄像头执行移动位置和转动角度；

标定板，固定于所述机械臂；

示教器，配置为根据输入指令，控制所述机械臂移动所述标定板至多个标定位置并依次记录各个所述标定位置；以及

控制器，配置为接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

其中，所述摄像头配置为依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

在这种情况下，可以提升摄像头参数标定的精度，并且可以对摄像头进行批量自动化标定。

其中，所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置，包括转动所述标定板或者移动所述标定板。由此，通过机械臂可自动地旋转或者移动标定板，并且定位准确，便于对摄像头进行批量的标定。

其中，包括语音识别模块，所述语音识别模块接收语音信息，并对所述语音信息进行识别，生成所述输入指令。由此，提升了系统的智能化程度，使操作者的操作更加便捷。

其中，所述摄像头参数包括内参和畸变参数。由此，可以提升后续图像处理的精度。

其中，所述标定位置包括15-35个。在这种情况下，为最优的标定位置数量，既提升了标定精度，又提升了标定效率。

本发明还提供一种摄像头标定方法，包括：

示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个所述标定位置；

控制器接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

在这种情况下，既可以提升摄像头参数标定的精度，又可以批量对摄像头进行自动化标定。

其中，所述摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数的步骤之后，包括：

更换已标定的所述摄像头，将未标定的所述摄像头固定于固定部。

由此，将更换后的摄像头固定于同一位置，以便控制器根据示教器的记录和指令依次移动机械臂至标定位置，从而确保了对每个摄像头标定过程的一致性，提升了批量标定摄像头的精度。

其中，所述更换已标定的所述摄像头，将未标定的所述摄像头固定于固定部的步骤之后，包括：

所述控制器接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

所述摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

在这种情况下，在首次完成示教器的对由控制器控制的机械臂的示教过程后，只需更换需要标定的摄像头，机械臂可以复制执行标定板的位置移动，无需再次执行示教器的示教过程，提升了批量标定的效率。

其中，所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置的步骤，具体包括：

转动所述标定板或者移动所述标定板。

由此，通过对标定板的多角度和多位置的调整，可提升标定模块执行标定的精度。

其中，所述示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个所述标定位置的步骤，具体包括：

语音识别模块接收语音信息，并对所述语音信息进行识别，生成所述输入指令。

在这种情况下，提升了系统的智能化程度，使操作者的操作更加便捷。

根据本发明所提供的摄像头标定系统及方法，可以提升摄像头参数标定的精度，并且可以批量对摄像头进行自动化标定。

附图说明

图1示出了本发明所涉及的摄像头标定系统的示意图；

图2示出了本发明所涉及的摄像头标定方法的流程图；

图3示出了本发明所涉及的摄像头标定方法的流程图的另一实施方式的流程图。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本发明的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

图1示出了本发明所涉及的摄像头标定系统的示意图。摄像头标定系统100，用于对摄像头进行批量标定，具体包括：示教器10、控制器20、机械臂30、标定板40、摄像头50以及标定模块60。标定模块60配置为对摄像头50拍摄的图像进行标定处理。机械臂30配置为可相对于摄像头50执行移动位置和转动角度。标定板40固定于机械臂30。示教器10配置为根据输入指令，控制机械臂30移动标定板40至多个标定位置并依次记录各个标定位置。控制器20配置为接收示教器10的指令，控制机械臂30将标定板40依次移动至示教器10记录的各个标定位置。其中，摄像头10配置为依次采集在各个标定位置的标定板40的图像，由标定模块60输出标定后的摄像头参数。在这种情况下，可以提升摄像头参数标定的精度，并且可以批量对摄像头进行自动化标定。

在本实施方式中，机械臂30将标定板40依次移动至示教器10记录的各个标定位置，移动过程包括转动标定板40或者移动标定板40。由此，通过机械臂可自动地旋转或者移动标定板，并且定位准确，便于对摄像头进行批量的标定。

在一些示例中，机械臂30可以具有多个自由度，例如9个。标定板40可以为矩形。标定板40表面可以由多个黑白相间的矩形图形组成。标定模块60可以是用于图像处理的计算机程序软件。

在本实施方式中，示教器10接收输入指令，并发送至控制器20，控制器20控制机械臂30移动。在这种情况下，控制器可以控制机械臂循环性的移动或者转动标定板。

在一些示例中，示教器10用于完成示教过程，记录机械臂30移动过的位置。输入指令可以是由操作者进行手动输入的。或者，示教器10可以包括语音识别模块，其可以接收语音信息，并对语音信息进行识别，生成输入指令。换而言之，操作者与示教器10可进行语音交互。在一些示例中，示教器10也可以采集手势信息，对手势信息识别，生成输入指令。换而言之，示教器10可以识别操作者的手势。在这种情况下，可以实现更加智能化的输入指令，提升了操作效率。

在一些示例中，示教器10可以显示机械臂的运动状态。例如机械臂所处的位置、转动角度等信息。在这种情况下，操作者可以及时掌握机械臂所处的位置，以便对机械臂的位置作出精确调整。

在本实施方式中，摄像头参数包括内参和畸变参数。具体而言，内参可以是fx，fy，cx，cy。畸变参数可以是k1,k2,p1,p2,k3。由此，可以提升后续图像处理的精度。

在本实施方式中，标定位置包括15-35个。在这种情况下，为最优的标定位置数量，既提升了标定精度，又提升了标定效率。可以理解的是，标定位置也可以是超过1个位置的任意数量，例如50、70、100等。

在本实施方式中，首次完成对示教器10的示教过程后，只需更换待标定的摄像头，无需重复示教过程，控制器20可以根据示教器10记录的标定位置，控制机械臂复制执行标定板的位置移动。在这种情况下，提升了标定的效率和标定精度。

图2示出了本发明所涉及的摄像头标定方法的流程图。本发明还提供一种摄像头标定方法，包括：

201、示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个标定位置；

202、控制器接收示教器的指令，控制机械臂将标定板依次移动至示教器记录的各个标定位置；

203、摄像头依次采集在各个标定位置的标定板的图像，由标定模块输出标定后的摄像头参数。

在这种情况下，既可以提升摄像头参数标定的精度，又可以批量对摄像头进行自动化标定。

在一些示例中，示教器可以直接控制机械臂。在一些示例中，示教器也可以将控制指令发送至控制器，通过控制器控制机械臂。

在本实施方式中，摄像头参数包括内参和畸变参数。具体而言，内参可以是fx，fy，cx，cy。畸变参数可以是k1,k2,p1,p2,k3。由此，可以提升后续图像处理的精度。

在本实施方式中，优选地，标定位置包括15-35个。在这种情况下，为最优的标定位置数量，既提升了标定精度，又提升了标定效率。可以理解的是，标定位置也可以是超过1个位置的任意数量，例如50、70、100等。

在一些示例中，示教器用于完成示教过程，记录机械臂移动过的位置。输入指令可以是由操作者进行手动输入的。或者，示教器可以接收语音信息，并对语音信息进行识别，生成输入指令。换而言之，操作者与示教器可进行语音交互。在一些示例中，示教器也可以采集手势信息，对手势信息识别，生成输入指令。换而言之，示教器可以识别操作者的手势。在这种情况下，使操作者的操作更加便捷。

如图3所示，在本实施方式中，步骤203之后，包括：

204、更换已标定的摄像头，将未标定的摄像头固定于固定部。

由此，将更换后的摄像头固定于同一位置，以便控制器根据示教器的记录和指令依次移动机械臂至标定位置，从而确保了对每个摄像头标定过程的一致性，提升了批量标定摄像头的精度。

在一些示例中，固定部可以是用于固定摄像头的夹具、支架、平台等。

在本实施方式中，步骤204之后，包括：

控制器接收示教器的指令，控制机械臂将标定板依次移动至示教器记录的各个标定位置；

摄像头依次采集在各个标定位置的标定板的图像，由标定模块输出标定后的摄像头参数。

换而言之，步骤204之后，依次重复执行步骤202和步骤203。

在这种情况下，在首次完成示教器的对由控制器控制的机械臂的示教过程后，只需更换需要标定的摄像头，机械臂可以复制执行标定板的位置移动，无需再次执行示教器的示教过程，提升了批量标定的效率。

在本实施方式中，步骤202具体包括：

转动标定板或者移动标定板。

由此，通过对标定板的多角度和多位置的调整，可提升标定模块执行标定的精度。

在本实施方式中，步骤201具体包括：

示教器接收输入指令，并发送至控制器，控制器控制机械臂移动。

这种情况下，控制器可以根据示教器的指令，控制机械臂复制执行标定板的位置移动。

在本实施方式中，步骤201具体包括：

语音识别模块接收语音信息，并对语音信息进行识别，生成输入指令。

在这种情况下，提升了系统的智能化程度，使操作者的操作更加便捷。

在一些示例中，语音信息可以是操作者口述的操作指令，例如旋转10度、平移30厘米等等。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同更换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像头标定系统，包括摄像头，其特征在于，包括：

标定模块，配置为对所述摄像头拍摄的图像进行标定处理；

机械臂，配置为可相对于所述摄像头执行移动位置和转动角度；

标定板，固定于所述机械臂；

示教器，配置为根据输入指令，控制所述机械臂移动所述标定板至多个标定位置并依次记录各个所述标定位置；以及

控制器，配置为接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

其中，所述摄像头配置为依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

2.如权利要求1所述的摄像头标定系统，其特征在于，所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置，包括转动所述标定板或者移动所述标定板。

3.如权利要求1所述的摄像头标定系统，其特征在于，包括语音识别模块，所述语音识别模块接收语音信息，并对所述语音信息进行识别，生成所述输入指令。

4.如权利要求1所述的摄像头标定系统，其特征在于，所述摄像头参数包括内参和畸变参数。

5.如权利要求1所述的摄像头标定系统，其特征在于，所述标定位置包括15-35个。

6.一种摄像头标定方法，其特征在于，包括：

示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个所述标定位置；

控制器接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

7.如权利要求6所述的摄像头标定方法，其特征在于，所述摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数的步骤之后，包括：

更换已标定的所述摄像头，将未标定的所述摄像头固定于固定部。

8.如权利要求7所述的摄像头标定方法，其特征在于，所述更换已标定的所述摄像头，将未标定的所述摄像头固定于固定部的步骤之后，包括：

所述控制器接收所述示教器的指令，控制所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置；

所述摄像头依次采集在各个所述标定位置的所述标定板的图像，由所述标定模块输出标定后的摄像头参数。

9.如权利要求6所述的摄像头标定方法，其特征在于，所述机械臂将所述标定板依次移动至所述示教器记录的各个所述标定位置的步骤，具体包括：

转动所述标定板或者移动所述标定板。

10.如权利要6所述的摄像头标定方法，其特征在于，所述示教器根据输入指令，控制机械臂移动标定板至多个标定位置，并依次记录各个所述标定位置的步骤，具体包括：

语音识别模块接收语音信息，并对所述语音信息进行识别，生成所述输入指令。