CN111932636A - 双目摄像头的标定及图像矫正方法、装置、存储介质、终端、智能设备 - Google Patents

双目摄像头的标定及图像矫正方法、装置、存储介质、终端、智能设备 Download PDF

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Abstract

一种双目摄像头的标定及图像矫正方法、装置、存储介质、终端、智能设备，所述标定方法包括：获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。通过本发明方案能够有效消除行对齐误差和视差误差，提高图像矫正的精确度。

Description

双目摄像头的标定及图像矫正方法、装置、存储介质、终端、智 能设备
技术领域
本发明涉及双目相机技术领域，具体地涉及一种双目摄像头的标定及图像矫正方法、装置、存储介质、终端、智能设备。
背景技术
双目相机系统是一种模仿人眼功能的相机系统。具体而言，双目相机系统采用两个摄像头，根据三角测量的方式来实现对物理世界中被拍摄物体的深度估算，从而获取被拍摄场景的深度图。
双目立体视觉技术可大致分为两部分。第一部分是获取双目相机成像模型的参数，而求解双目相机成像模型的参数的过程即称为相机的标定，求解得到的参数可以称为标定参数。第二部分是在实际拍摄中利用第一部分得到的标定参数实现双目图像的矫正，如消除行对齐误差和视差误差等，而后根据立体匹配的原理，在双目图像上计算深度信息。
在实际应用中，双目相机系统通常采用一个自动对焦(Auto Focus，简称AF)摄像头和一个固定对焦(Fixed Focus，简称FF)摄像头。因此，求解双目相机成像模型的参数，就是求解AF摄像头(可称为主摄)和FF摄像头(可称为副摄)各自的内参矩阵和相对位置关系(即外参矩阵)。
目前已经有多种方案描述了双目相机的标定算法，利用这些方案及其中所采用的标定算法可以求解得到主摄和副的内外参矩阵。但是，现有技术所采用的双目相机标定方案存在缺陷，导致在按照标定参数对双目相机实际拍摄得到的图像进行矫正时，无法有效消除行对齐误差和视差误差，极大地影响图像矫正的精确度。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种改进的双目摄像头的标定方法，以提高图像矫正的精确度。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种双目摄像头的标定方法，包括：获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
可选的，所述获取第一焦距组包括：获取物理距离和焦距的关联关系；根据所述物理距离和焦距的关联关系选取多个待标定的物理距离关联的焦距，以得到所述第一焦距组。
可选的，所述获取物理距离和焦距的关联关系包括：获取样本集，其中，所述样本集包括多个双目摄像头；测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系。
可选的，所述样本集是根据对远近焦范围的统计结果从同批次双目摄像头中选取得到的，其中，所述远近焦范围是指双目摄像头的近焦到远焦之间的差值。
可选的，所述测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系包括：对于所述样本集中的每一双目摄像头，测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距；对于每一物理距离，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值，以得到所述物理距离对应的焦距。
可选的，在测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距之后，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值之前，所述测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系还包括：对所述样本集中各双目摄像头在各物理距离下的焦距进行归一化处理，以对齐各双目摄像头在各物理距离下的焦距。
可选的，所述物理距离和焦距的关联关系呈线性或非线性。
可选的，所述按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作包括：遍历所述第一焦距组中的焦距，并按照每次获取的焦距对所述双目摄像头执行相应的标定操作。
可选的，所述按照每次获取的焦距对所述双目摄像头执行相应的标定操作包括：对于每次获取的焦距，控制所述双目摄像头拍摄所述标定靶板以得到主图像和副图像，其中，所述主图像是所述主摄按照所述焦距拍摄得到的；比较所述主图和副图之间的相对位置，以得到所述焦距对应的标定参数。
可选的，所述第一焦距组和/或所述标定参数与焦距的关联关系存储于集成有所述双目摄像头的智能设备的OTP存储区。
可选的，所述焦距基于VCM DAC值表征，其中，所述VCM DAC值为音圈马达驱动所述主摄移动以调节所述焦距时流经所述音圈马达内线圈的电流的电流值。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种双目摄像头的图像矫正方法，包括：获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；根据执行上述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；基于所述优选标定参数矫正所述图像。
可选的，所述图像矫正方法还包括：基于矫正后的图像生成深度图，其中，所述深度图用于描述所述图像中的深度信息。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种双目摄像头的标定装置，包括：获取模块，用于获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；多次标定模块，用于按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；确定模块，用于基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种双目摄像头的图像矫正装置，包括：第一获取模块，用于获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；第二获取模块，用于根据执行上述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；矫正模块，用于基于所述优选标定参数矫正所述图像。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述方法的步骤。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种智能设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述图像矫正方法的步骤。
可选的，所述智能设备还包括所述双目摄像头。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种双目摄像头的标定方法，包括：获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
较之现有仅进行单次标定得到单个标定参数的技术方案，本实施方案通过对双目摄像头进行多次标定操作得到多个标定参数，且不同的标定参数对应不同的焦距。由此可以得到标定参数和焦距之间的关联关系，该关联关系使得实际拍摄时根据实际使用的焦距选取最合适的标定参数成为可能。具体而言，由于多个标定参数对应不同的焦距，使得后期对双目摄像头拍摄得到的图像进行矫正时，能够根据拍摄的实时焦距选择最合适的标定参数，从而能够有效消除行对齐误差和视差误差，提高图像矫正的精确度。进一步，在多次标定操作期间，双目摄像头与标定靶板之间的物理距离保持不变，而是通过改变主摄的焦距来得到不同物理距离下的标定参数。由此，对标定条件不会造成额外负担，标定操作所需成本没有增加。
进一步，所述焦距基于VCM DAC值表征，其中，所述VCM DAC值为音圈马达驱动所述主摄移动以调节所述焦距时流经所述音圈马达内线圈的电流的电流值。本实施方案通过采用VCM DAC值来量化表征主摄的焦距，无需额外增设部件来专门读取所述焦距。由此，本实施方案通过改变主摄中VCM的位置来达到调节焦距的效果，使得在维持双目摄像头与标定靶板之间的物理距离恒定不变的前提下进行不同焦距下的多次标定成为可能。
进一步，本发明实施例还提供一种双目摄像头的图像矫正方法，包括：获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；根据执行上述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；基于所述优选标定参数矫正所述图像。
由此，根据特定的物理距离设置VCM DAC值，进而按所述VCM DAC值推动主摄的镜头改变焦距。进一步，利用预设标定算法计算出该焦距的标定参数，并自动保存多次标定后得到的多组标定参数以及对应的VCM DAC值。在随后的拍摄应用中，将读取当时主摄的VCMDAC值，获取预存储的多组标定参数中最合适的标定参数。进而生成最优的主副摄矫正图像，以避免行对齐误差和视差误差。
附图说明
图1是本发明实施例一种双目摄像头的标定方法的流程图；
图2是图1中步骤S101的一个具体实施方式的流程图；
图3是本发明实施例一种双目摄像头的标定装置的结构示意图；
图4是本发明实施例一种双目摄像头的图像矫正方法的流程图；
图5是本发明实施例一种双目摄像头的图像矫正装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所言，现有技术所采用的双目相机标定方案存在缺陷，导致在按照标定参数对双目相机实际拍摄得到的图像进行矫正时，无法有效消除行对齐误差和视差误差，极大地影响图像矫正的精确度。
具体而言，以集成于智能手机的双目相机系统为例，所述双目相机系统利用立体视觉技术并模仿人类双眼结构，通过采集两个摄像头所拍摄的图像，计算图像间视差来获取被拍摄物体的深度信息。
在立体视觉技术中，首先要通过相机标定技术，求解左右相机(即主摄和副摄)的外参数矩阵、内参数矩阵和畸变参数等，这些参数即为双目相机的标定参数。其中，外参数矩阵包括世界坐标系与摄像机坐标系之间的旋转向量和平移向量，内参数矩阵包括焦距、中心点平移等参数。这些参数可统称为标定参数。因此，双目相机的标定过程即为求解所述标定参数的过程。
然后，在实际拍摄中应用前述标定得到的标定参数，结合极线几何来实现主摄和副摄输出图像的矫正，达到行对齐的目的。
双目相机的标定是为了建立相机成像几何模型并矫正透镜畸变。首先是建立物体从三维世界映射到相机成像平面这个过程，在此过程中，需要考虑从世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系以及像素坐标系之间的转换关系。根据三角形相似原理和图像像素坐标转换，可以将三维时间中的点转换至成像平面上以像素坐标系表达的坐标。这一坐标转换过程可以基于相应公式表征，而该坐标转换公式中的参数至少包括：外参数矩阵R和T，其中R为主摄和副摄的旋转矩阵，T为主摄和副摄之间的平移向量；主摄的焦距f在图像坐标系中x方向上的分量fx，以及主摄的焦距f在图像坐标系中y方向上的分量fy；内参数矩阵M，与主摄的焦距、中心点平移等有关。
本申请发明人经过分析发现，现有双目相机标定方案的缺陷在于，现有技术的双目相机在进行标定时，仅针对标靶在固定距离上进行单次标定，这一单次标定得到的标定参数将应用于双目相机实际拍摄时基于任意焦距拍摄得到的图像。
但是，主摄在对焦过程中，是由主摄中的音圈马达(Voice Coil Motor，简称VCM)推动透镜位置发生改变，从而达到调节焦距的效果。在此期间，主摄的焦距在图像坐标系中的各个轴方向上的分量均会发生相应的变化。而由于内参数矩阵M和外参数矩阵R和T均与焦距直接或间接相关，因此，主摄的焦距变化不仅会影响到内参数矩阵M，还会影响到主摄和副摄之间的外参数矩阵R和T。
可见，现有标定过程测量得到的内参数矩阵和外参数矩阵只能适用于标定时的物理距离。
而在实际拍摄中，被摄物体与双目相机的距离范围可能在0.3米至无穷远的范围内进行变化。因此在实际应用中，主摄中的VCM会随着被拍摄物体的距离变化而根据自动对焦算法改变镜头位置，此时主摄的焦距即发生变化。现有技术所采用的固定物理距离的单一标定参数值显然无法满足由于物理距离变动而引起焦距变化的主副摄成像模型参数，导致行对齐误差和视差误差无法被有效消除。
行对齐误差是指，对于经过标定参数矫正后的主副摄图像(Main/SubRectification Image)，理论上如果标定参数正确则同一场景点在主副摄矫正图上的成像点应该在同一条水平线上，即行对齐。但是，由于主摄的自动对焦移动会导致标定参数不适用新的场景图，因而会出现同一场景点在主副摄矫正图上的成像点不在同一条水平线上。
视差误差是指，对于经过标定参数矫正后的主副摄图像，理论上如果标定参数正确则同一深度(远近)信息的任意多个场景点在主副摄矫正图上成像，计算它们的视差应该相等的。但是，由于主摄的自动对焦移动会导致标定参数不适用新的场景图，会出现同一深度的任意多个场景点在主副摄矫正图上成像，它们的视差不相等的，这种不相等称为视差误差。
综上所述，现有技术仅按标准距离进行一次拍摄所生成的标定参数，在实际使用中的精度是明显不够的，无法消除拍摄图像的行对齐误差和视差误差。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种双目摄像头的标定方法，包括：获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
本实施方案通过对双目摄像头进行多次标定操作得到多个标定参数，且不同的标定参数对应不同的焦距。由此可以得到标定参数和焦距之间的关联关系，该关联关系使得实际拍摄时根据实际使用的焦距选取最合适的标定参数成为可能。具体而言，由于多个标定参数对应不同的焦距，使得后期对双目摄像头拍摄得到的图像进行矫正时，能够根据拍摄的实时焦距选择最合适的标定参数，从而能够有效消除行对齐误差和视差误差，提高图像矫正的精确度。进一步，在多次标定操作期间，双目摄像头与标定靶板之间的物理距离保持不变，而是通过改变主摄的焦距来得到不同物理距离下的标定参数。由此，对标定条件不会造成额外负担，标定操作所需成本没有增加。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例一种双目摄像头的标定方法的流程图。
本实施方案可以应用于双目相机系统，如应用于双目相机成像模型的参数求解场景。所述双目相机系统可以包括所述双目摄像头以及相应的逻辑处理模块。所述双目摄像头可以包括AF摄像头(以下称为主摄)以及FF摄像头(以下称为副摄)，所述双目摄像头的两个摄像头也可以根据设置位置区分为左相机和右相机。其中，所述主摄的焦距可调，所述副摄的焦距恒定不变。
所述双目摄像头也可以称为双目摄像头模组，本实施方案可以在双目相机系统出厂时由生产厂商执行，也可以由需要在智能手机中集成所述双目相机系统的智能手机制造商执行。在一个具体实施中，所述主摄和副摄可以获取自不同的摄像头生产商，并在智能手机制造商处集成到一起。
本实施方案可以由标定设备执行，所述标定设备可以包括控制模块、拍摄模块以及标定计算模块。其中，所述控制模块用于调节所述双目摄像头中主摄的焦距；拍摄模块用于控制所述双目摄像头按照控制模块指示的焦距拍摄标定靶板的标定图像；所述标定计算模块用于按预设标定算法处理所述标定图像，以得到标定参数。所述标定设备可以是集成于服务器、终端等计算设备中的虚拟器件。在本实施方案所述多次标定操作期间，所述计算设备与所述双目摄像头耦接，以使所述标定设备能够控制并与所述双目摄像头进行数据交互，从而实现多次标定操作。
具体地，参考图1，本实施例所述双目摄像头的标定方法可以包括如下步骤：
步骤S101，获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；
步骤S102，按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；
步骤S103，基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
在一个具体实施中，所述步骤S103可以包括：基于所述多次标定操作得到多个标定参数，且所述多个标定参数与所述第一焦距组中的焦距一一对应。相应的，根据所述多个标定参数与所述第一焦距组中焦距的一一对应关系，可以得到所述标定参数与焦距的关联关系。
例如，可以采用表格的形式来记录所述标定参数与焦距的关联关系，该表格包括两列，其中一列为标定参数另一列为焦距，同一行的标定参数和焦距即为存在关联关系。
记录所述标定参数与焦距的关联关系的映射查找表中的数据可以包括多次标定操作得到的，第一焦距组中每一焦距以及对应的标定参数。
进一步，所述映射查找表中的数据还可以包括在前述多次标定操作的数据基础上，插值得到的扩展数据。
在一个具体实施中，所述焦距可以基于VCM数模转换器(Digital To AnalogConverter，简称DAC)值表征，其中，所述VCM DAC值为音圈马达驱动所述主摄移动以调节所述焦距时流经所述音圈马达内线圈的电流的电流值。
具体而言，VCM为用于自动对焦摄像头系统中的音圈马达，可通过改变线圈中直流电流大小来带动镜头的前后移动，从而改变摄像头的焦距。可以通过DAC来转换得到VCM工作时线圈中的直流电流的具体数值。
由此，本实施方案采用VCM DAC值来量化表征主摄的焦距，无需额外增设部件来专门读取所述焦距。在本实施方案中，通过改变主摄中VCM的位置来达到调节焦距的效果，使得在维持双目摄像头与标定靶板之间的物理距离恒定不变的前提下进行不同焦距下的多次标定成为可能。
在一个变化例中，所述焦距可以由其他外接于所述双目摄像头的部件获取得到。
本实施例以VCM DAC值表征所述焦距为例进行详细阐述。
在一个具体实施中，所述第一焦距组中的焦距可以分别对应不同的物理距离，所述物理距离是指实际拍摄时双目摄像头与成像物体之间的距离。通常而言，所述主摄按照所述焦距拍摄相距对应物理距离的成像物体时，是能够有效对焦以得到清晰图像的。
本实施方案通过在标定阶段获取对应于不同物理距离的焦距所对应的标定参数，使得在实际拍摄时，能够根据主摄实际拍摄时采用的实时焦距选取最合适的标定参数进行图像矫正。
在一个具体实施中，参考图2，所述步骤S101可以包括如下步骤：
步骤S1011，获取物理距离和焦距的关联关系；
步骤S1012，根据所述物理距离和焦距的关联关系选取多个待标定的物理距离关联的焦距，以得到所述第一焦距组。
具体地，所述物理距离和焦距的关联关系可以用于指导第一焦距组中焦距的组成。例如，基于物理距离和焦距的关联关系，可以选择关键物理距离对应的焦距组成所述第一焦距组。
进一步，所述关键物理距离即为所述待标定的物理距离，例如可以为53厘米、60厘米、70厘米、...、120厘米、150厘米等。所述待标定的物理距离可以是根据经验确定的。
在一个具体实施中，所述步骤S1011可以包括步骤：获取样本集，其中，所述样本集包括多个双目摄像头；测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系。
具体地，所述样本集可以是根据对远近焦范围(range)的统计结果从同批次双目摄像头中选取得到的，其中，所述远近焦范围是指双目摄像头的近焦(Macro)到远焦(Infinity，简称INF)之间的差值。
进一步，所述样本集可以包括仅包括多个双目摄像头中的主摄。
例如，可以从模组厂获取一批主摄摄像头模组，并读取该批次主摄中每一主摄的近焦和远焦处的VCM DAC值。
进一步，对于每一主摄，根据所述主摄在近焦和远焦处的VCM DAC值获取所述主摄的远近焦范围。如将近焦处的VCM DAC值减去远焦处的VCM DAC值，以得到所述远近焦范围。
进一步，根据同批次主摄的远近焦范围的统计结果，可以从同批次主摄中挑选黄金(golden)模组，以构成所述样本集。
例如，根据同批次主摄的远近焦范围的统计结果绘制直方图，并将直方图中位于中间区域的主摄选定为所述样本集中元素。
进一步，对于所述样本集中的每一双目摄像头，可以测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距。
例如，首先可以建立VCM DAC值采集环境。具体地，可以设置平面测量图像标靶。然后设定多个预置VCM测量距离。然后设置自动对焦软件，配置感兴趣区域(Region ofinterest，简称ROI)、步长和起始点。
所述预置VCM测量距离与所述待标定的物理距离可以相同也可以不同。
然后，针对所述样本集中的每一主摄，采集所述主摄在各预置VCM测量距离对应的VCM DAC值。具体地，对于每一主摄的每一预置VCM测量距离，首先启动自动对焦扫描。然后读取稳定后的VCM DAC值。
对于每一主摄的每一预置VCM测量距离，可以采用多次测量取平均值的方式得到更为准确的VCM DAC值。
进一步，对于每一物理距离，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值，以得到所述物理距离对应的焦距。
例如，在样本集中所有主摄在所有预置VCM测量距离下的VCM DAC值均采集完毕后，计算每一预置VCM测量距离对应的所有VCM DAC值的平均值，该平均值即可表征所述预置VCM测量距离对应的焦距。
在一个变化例中，在测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距之后，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值之前，可以先对所述样本集中各双目摄像头在各物理距离下的焦距进行归一化处理，以对齐各双目摄像头在各物理距离下的焦距。
具体而言，受到制备工艺等因素影响，即使是同批次的双目摄像头，不同双目摄像头在近焦处(或远焦处)的VCM DAC值也可能存在差异。因此，需要向样本集中的每一样本的测量结果对齐。
进一步，对齐的基准可以为样本集中特定双目摄像头在近焦处(或远焦处)的VCMDAC值。
进一步，在将样本集中所有双目摄像头的测量结果对齐后，可以再针对每一物理距离对应的测量结果求平均值，以得到每一物理距离对应的VCM DAC值。
表1归一化后的测量结果
Figure BDA0002640425670000121
Figure BDA0002640425670000131
例如，参考表1，表1示出归一化处理后的，不同编号的主摄在近焦、预设VCM测量距离53cm、60cm、70cm、80cm、100cm、120cm、150cm和远焦处测量得到的VCM DAC值。
对于表1中列出的样本集中各主摄的测量结果，将所有测量得到的VCM DAC值均以编号#16在近焦处的VCM DAC值为基准进行归一化处理。具体地，各编号主摄在近焦处的VCMDAC值均对齐至编号#16在近焦处的VCM DAC值。进一步，每一编号的主摄在各预设VCM测量距离以及远焦处的VCM DAC值，则按照所述主摄在近焦处的VCM DAC值向编号#16在近焦处的VCM DAC值对齐时的缩放比例等比例缩放。
在一个具体实施中，经过试验可以发现，所述物理距离和焦距的关联关系是呈线性的。因此，即使所述预置VCM测量距离不同于所述待标定的物理距离，也可以通过所述线性关系推算得到待标定的物理距离对应的焦距。
进一步，所述第一焦距组中的焦距可以是基于前述线性关系确定的线性公式计算得到的焦距。
在一个变化例中，为更精准的表征测量得到的物理距离和焦距之间的关系，可以通过曲线拟合的方式得到所述物理距离和焦距之间的非线性关系。由此，同样可以通过非线性关系推算得到待标定的物理距离对应的焦距。
在一个具体实施中，所述第一焦距组可以存储于集成有所述双目摄像头的智能设备的一次性可编程(One Time Programmable，简称OTP)存储区。如集成于安装有所述双目摄像头的智能手机的OTP存储区，以节省双目摄像头模组的OTP区的硬件成本。
在一个变化例中，可以将基于步骤S1011确定的焦距和物理距离之间的线性关系转换成线性关系式，并将所述线性关系式存储至所述智能设备的OTP存储区。相应的，在执行所述步骤S101时，从所述智能设备的OTP存储区读取所述线性关系式，并根据待标定的物理距离计算得到对应的焦距，以得到所述第一焦距组。
例如，所述步骤S1011和步骤S1012可以是在不同阶段执行的，如步骤S1011在前期数据准备时执行，而步骤S1012在标定阶段执行。
在标定阶段，可以从OTP存储区读取当前标定的双目摄像头中主摄的近焦值和远焦值。并从所述OTP存储区读取基于与所述当前标定的双目摄像头属于同批次的双目摄像头测量得到的物理距离和焦距的关联关系。本示例以物理距离和VCM DAC值的关联关系为例进行详细阐述。
进一步，根据待标定的物理距离、当前标定的双目摄像头在近焦值的VCMDAC值及在远焦处的VCM DAC值，以及所述物理距离和VCM DAC值的关联关系，计算每个待标定的物理距离对应的VCM DAC值。
其中，在计算待标定的物理距离对应的VCM DAC值时，也需要将当前标定的双目摄像头在近焦值的VCM DAC值归一化至前期测量时作为基准的双目摄像头在近焦值的VCMDAC值，以得到更精准的计算结果。
在一个具体实施中，所述步骤S102可以包括步骤：遍历所述第一焦距组中的焦距，并按照每次获取的焦距对所述双目摄像头执行相应的标定操作。
具体地，对于每次获取的焦距，可以控制所述双目摄像头拍摄所述标定靶板以得到主图像和副图像，其中，所述主图像是所述主摄按照所述焦距拍摄得到的；比较所述主图和副图之间的相对位置，以得到所述焦距对应的标定参数。
例如，可以自所述第一焦距组中的第一个VCM DAC值起，读取所述VCM DAC值，并按该数值设置当前标定的双目摄像头中主摄的VCM，以推动主摄的镜头移动至标定位置。
进一步，拍摄模块启动，以分别控制所述主摄针对所述标定靶板拍摄得到左标定图像(对应所述主图)，控制所述副摄针对所述标定靶板拍摄得到右标定图像(对应所述副图)。其中，主摄是按照第一个VCM DAC值表征的焦距拍摄所述左标定图像的。当然，在标定过程中，双目摄像头与标定靶板之间的相对位置没有发生过变化。
进一步，标定计算模块根据预设标定算法计算左标定图像和右标定图像之间的相对位置，以生成标定参数。其中，所述标定参数可以包括内参数矩阵、外参数矩阵和畸变参数。
进一步，将计算得到的标定参数与第一个VCM DAC值建立映射查找关系。
进一步，继续获取第一焦距组中的第二个VCM DAC值，并重复执行上述步骤，以建立标定参数与第二个VCM DAC值建立映射查找关系。
如此循环迭代地执行上述步骤，直至第一焦距组中所有VCM DAC值均与标定参数建立了映射查找关系。
由此，本实施方案通过改变主摄中VCM的位置来达到调节焦距的效果，使得在维持双目摄像头与标定靶板之间的物理距离恒定不变的前提下进行不同焦距下的多次标定成为可能。
在一个变化例中，由于副摄是定焦摄像头，因此副摄在历次标定操作期间拍摄得到的副图应当是固定不变的。相应的，在多次标定操作期间，控制副摄拍摄标定靶板以得到副图的操作可以仅执行一次，以节省标定成本。
在一个具体实施中，所述标定参数与焦距的关联关系可以存储于集成有所述双目摄像头的智能设备的OTP存储区。
在一个具体实施中，所述第一焦距组和所述标定参数与焦距的关联关系均可以存储于集成有所述双目摄像头的智能设备的OTP存储区。
由上，本实施方案通过对双目摄像头进行多次标定操作，得到多个标定参数，且不同的标定参数对应不同的焦距。由于多个标定参数对应不同的焦距，使得后期对双目摄像头拍摄得到的图像进行矫正时，能够根据拍摄的实时焦距选择最合适的标定参数，从而能够有效消除行对齐误差和视差误差，提高图像矫正的精确度。进一步，在多次标定操作期间，双目摄像头与标定靶板之间的物理距离保持不变，而是通过改变主摄的焦距来得到不同物理距离下的标定参数。由此，对标定条件不会造成额外负担，标定操作所需成本没有增加。
图3是本发明实施例一种双目摄像头的标定装置的结构示意图。本领域技术人员理解，本实施例所述双目摄像头的标定装置3可以用于实施上述图1和图2所述实施例中所述的方法技术方案。
具体地，参考图3，本实施例所述双目摄像头的标定装置3可以包括：获取模块31，用于获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；多次标定模块32，用于按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；确定模块33，用于基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
关于所述双目摄像头的标定装置3的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照上述图1和图2中的相关描述，这里不再赘述。
图4是本发明实施例一种双目摄像头的图像矫正方法的流程图。
本实施方案可以应用于采用双目摄像头拍摄图像时的实时矫正场景，如实时矫正拍摄得到的双目图像中的行对齐误差和视差误差。
本实施方案可以由集成有双目摄像头的智能设备执行，如由配置有双目相机系统的智能手机、IPAD等执行。
具体地，参考图4，本实施例所述双目摄像头的图像矫正方法可以包括如下步骤：
步骤S401，获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；
步骤S402，根据标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；
步骤S403，基于所述优选标定参数矫正所述图像。
其中，所述标定参数与焦距的关联关系可以是基于上述图1和图2所示标定方法通过执行多次标定操作确定的。
本实施例中涉及名词的解释可以参考图1和图2所示实施例的相关描述，这里不再赘述。
更为具体地，所述双目摄像头拍摄得到的图像可以包括主图和副图。
进一步，在所述步骤S403之后，本实施例所述图像矫正方法还可以包括步骤：基于矫正后的图像生成深度图，其中，所述深度图用于描述所述图像中的深度信息。
例如，在实际拍摄阶段，所述智能设备中的预置自动对焦程序启动，实现对待拍摄物体的准焦。
进一步，所述双目摄像头的主摄和副摄分别拍摄得到主图和副图，并读取所述主摄拍摄主图时的实时VCM DAC值。
进一步，根据所述实时VCM DAC值，查找所述智能设备的OTP存储区中预存的映射查找表，以得到对应于实时VCM DAC值的优选标定参数。其中，所述映射查找表记录有物理距离与VCM DAC值之间的关联关系。
进一步，所述智能设备的深度计算模块获取所述主图和副图，并基于立体矫正算法以及所述优选标定参数进行图像矫正，以生成行对齐的主副摄矫正图。
进一步，基于矫正后的图像可以生成深度图，以供后续处理。
由此，根据特定的物理距离设置VCM DAC值，进而按所述VCM DAC值推动主摄的镜头改变焦距。进一步，利用预设标定算法计算出该焦距的标定参数，并自动保存多次标定后得到的多组标定参数以及对应的VCM DAC值。在随后的拍摄应用中，将读取当时主摄的VCMDAC值，获取预存储的多组标定参数中最合适的标定参数。进而生成最优的主副摄矫正图像，以避免行对齐误差和视差误差。
图5是本发明实施例一种双目摄像头的图像矫正装置的结构示意图。本领域技术人员理解，本实施例所述双目摄像头的图像矫正装置5可以用于实施上述图4所述实施例中所述的方法技术方案。
具体地，参考图4，本实施例所述双目摄像头的图像矫正装置5可以包括：第一获取模块51，用于获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；第二获取模块52，用于根据执行上述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；矫正模块53，用于基于所述优选标定参数矫正所述图像。
关于所述双目摄像头的图像矫正装置5的工作原理、工作方式的更多内容，可以参照上述图4中的相关描述，这里不再赘述。
进一步地，本发明实施例还公开一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述图1和图3，或图4所示实施例中所述的方法技术方案。优选地，所述存储介质可以包括诸如非挥发性(non-volatile)存储器或者非瞬态(non-transitory)存储器等计算机可读存储介质。所述存储介质可以包括ROM、RAM、磁盘或光盘等。
进一步地，本发明实施例还公开一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述图1和图2、或图4所示实施例中所述的方法技术方案。
进一步地，本发明实施例还公开一种智能设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序时执行上述图4所示实施例中所述的方法技术方案。具体地，所述智能设备可以为智能手机、IPAD等。进一步，所述智能设备集成有所述双目摄像头。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (19)

1.一种双目摄像头的标定方法，其特征在于，包括：
获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；
按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；
基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述获取第一焦距组包括：获取物理距离和焦距的关联关系；
根据所述物理距离和焦距的关联关系选取多个待标定的物理距离关联的焦距，以得到所述第一焦距组。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述获取物理距离和焦距的关联关系包括：
获取样本集，其中，所述样本集包括多个双目摄像头；
测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系。
4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述样本集是根据对远近焦范围的统计结果从同批次双目摄像头中选取得到的，其中，所述远近焦范围是指双目摄像头的近焦到远焦之间的差值。
5.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系包括：
对于所述样本集中的每一双目摄像头，测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距；
对于每一物理距离，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值，以得到所述物理距离对应的焦距。
6.根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，在测量所述双目摄像头在多个物理距离下的焦距之后，将所述样本集中所有双目摄像头在所述物理距离下的焦距取平均值之前，所述测量所述样本集中每一双目摄像头在多个物理距离下的焦距，以得到所述物理距离与焦距的关联关系还包括：
对所述样本集中各双目摄像头在各物理距离下的焦距进行归一化处理，以对齐各双目摄像头在各物理距离下的焦距。
7.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述物理距离和焦距的关联关系呈线性或非线性。
8.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作包括：
遍历所述第一焦距组中的焦距，并按照每次获取的焦距对所述双目摄像头执行相应的标定操作。
9.根据权利要求8所述的标定方法，其特征在于，所述按照每次获取的焦距对所述双目摄像头执行相应的标定操作包括：
对于每次获取的焦距，控制所述双目摄像头拍摄所述标定靶板以得到主图像和副图像，其中，所述主图像是所述主摄按照所述焦距拍摄得到的；
比较所述主图和副图之间的相对位置，以得到所述焦距对应的标定参数。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的标定方法，其特征在于，所述第一焦距组和/或所述标定参数与焦距的关联关系存储于集成有所述双目摄像头的智能设备的OTP存储区。
11.根据权利要求1至9中任一项所述的标定方法，其特征在于，所述焦距基于VCM DAC值表征，其中，所述VCM DAC值为音圈马达驱动所述主摄移动以调节所述焦距时流经所述音圈马达内线圈的电流的电流值。
12.一种双目摄像头的图像矫正方法，其特征在于，包括：
获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；
根据执行权利要求1至11中任一项所述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；
基于所述优选标定参数矫正所述图像。
13.根据权利要求12所述的图像矫正方法，其特征在于，还包括：
基于矫正后的图像生成深度图，其中，所述深度图用于描述所述图像中的深度信息。
14.一种双目摄像头的标定装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取第一焦距组，其中，所述第一焦距组包括多个待标定的焦距，所述焦距为所述双目摄像头中主摄的焦距；
多次标定模块，用于按照所述第一焦距组对所述双目摄像头执行多次标定操作，其中每次标定时调整所述双目摄像头中主摄拍摄标定靶板的焦距，调整的焦距选取自所述第一焦距组，且所述多次标定操作期间所述双目摄像头与所述标定靶板之间的相对位置维持不变；
确定模块，用于基于所述多次标定操作确定标定参数和焦距的关联关系。
15.一种双目摄像头的图像矫正装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取所述双目摄像头拍摄得到的图像，以及拍摄所述图像时所述双目摄像头中主摄的实时焦距；
第二获取模块，用于根据执行权利要求1至11中任一项所述双目摄像头的标定方法确定的所述标定参数与焦距的关联关系，获取所述实时焦距对应的优选标定参数；
矫正模块，用于基于所述优选标定参数矫正所述图像。
16.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行权利要求1至13任一项所述方法的步骤。
17.一种终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求1至11任一项所述方法的步骤。
18.一种智能设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器运行所述计算机程序时执行权利要求12或13所述方法的步骤。
19.根据权利要求18所述的智能设备，其特征在于，还包括所述双目摄像头。
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