CN114494458A - 相机标定系统以及方法 - Google Patents

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CN114494458A
CN114494458A CN202210067143.9A CN202210067143A CN114494458A CN 114494458 A CN114494458 A CN 114494458A CN 202210067143 A CN202210067143 A CN 202210067143A CN 114494458 A CN114494458 A CN 114494458A
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荆海龙
韩宇
苏显渝
贾庆锋
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Abstract

本申请公开了一种相机标定系统、方法、装置以及电子设备。系统包括标靶，相机，旋转机构，伺服驱动器以及电子设备，标靶包括多根平行光管以及平行光管内置图案。电子设备用于获取相机在旋转机构转动过程中拍摄标靶获得的多幅标靶图像以及与每幅标靶图像对应的旋转机构的位置信息，将多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，计算标靶合成图像中的标记点成像点在标靶合成图像中的图像坐标，根据旋转机构的位置信息和标靶中平行光管间相对位置关系确定每一个标记点成像点对应的虚拟立体标靶中的一个或多个虚拟空间点的世界坐标，从而计算相机成像模型的参数。本方案可以在一个较小的标定空间，完成对相机的快速及高精度的标定。

Description

相机标定系统以及方法
技术领域
本申请涉及相机标定技术领域，更具体地，涉及一种相机标定系统以及方法。
背景技术
相机标定是机器视觉、摄影测量、3D成像和图像几何校正等工作中的关键技术之一，它的主要作用是估计相机的内外参数。标定结果的精度和标定算法的稳定性直接影响后续工作的准确性。一般的标定方法中，由于需要采集多种姿态下的多张图像，因此需要人为的移动标定板或是相机，并且在标定时标靶和相机之间的距离也需要满足相机的工作距离，在实际的应用中，不仅费时费力，也增加了标靶的制作成本，同时很难达到应用需求的标定精度。
发明内容
有鉴于此，本申请提出了一种相机标定系统以及方法，以解决上述问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种相机标定系统，所述系统包括标靶，相机，旋转机构，伺服驱动器以及电子设备，所述相机以及所述伺服驱动器与所述电子设备电性连接；所述标靶包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管间相对位置关系确定，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；所述相机安装于所述旋转机构，所述相机用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点；所述旋转机构包括至少一个旋转轴，所述旋转机构按照预设的旋转位置信息动作，所有所述旋转位置处的靶标形成虚拟立体标靶；所述伺服驱动器用于驱动所述旋转机构旋转，并将所述旋转机构的位置信息发送给所述电子设备；所述电子设备用于获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶获得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的旋转机构的位置信息，将多幅所述标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，根据所述旋转机构的位置信息和所述标靶中所述平行光管间相对位置关系确定所述标靶合成图像中的每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的一个或多个虚拟空间点的世界坐标，基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
第二方面，本申请实施例提供了一种相机标定方法，所述方法包括：获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点；将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标；根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标；基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
第三方面，本申请实施例提供了一种相机标定装置，所述装置包括：数据获取模块，用于获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点；数据处理模块，用于将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定所述标靶合成图像中的每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标；相机参数计算模块，用于基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读取存储介质，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码被配置为当被处理器调用时，使得所述处理器执行上述方法。
本申请实施例提供的相机标定系统以及方法，获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标，通过优化算法获得所述相机的成像模型的参数，进而能够实现在对相机进行标定时，不需要移动标靶，只需要在旋转机构转动过程中采集图像，在降低相机标定难度的同时，在一个较小的标定空间，完成对相机的快速及高精度的标定。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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它的附图。
图1示出了本申请实施例提供的相机标定系统的示意图；
图2示出了本申请一实施例提供的旋转机构和标靶示意图；
图3示出了本申请另实施例提供的旋转机构和标靶示意图；
图4示出了本申请再实施例提供的旋转机构和标靶示意图；
图5示出了本申请又实施例提供的旋转机构和标靶示意图；
图6示出了本申请又实施例提供的旋转机构和标靶示意图；
图7示出了本申请一实施例提供的平行光管内置图案的示意图；
图8示出了本申请一实施例提供的虚拟立体标靶中的平行光管光轴的经纬度分布示意图；
图9示出了本申请一实施例提供的虚拟立体标靶控制点的空间分布的示意图；
图10示出了本申请另实施例提供的虚拟立体标靶控制点的空间分布的示意图；
图11示出了本申请又实施例提供的虚拟立体标靶控制点的空间分布的示意图；
图12示出了本申请另实施例提供的虚拟立体标靶中的平行光管光轴的经纬度分布示意图；
图13示出了本申请再实施例提供的虚拟立体标靶中的平行光管光轴的经纬度分布示意图；
图14示出了本申请又实施例提供的虚拟立体标靶中的平行光管光轴的经纬度分布示意图；
图15示出了本申请一个实施例提供的相机标定方法的流程示意图；
图16示出了本申请实施例提供的坐标的示意图；
图17示出了本申请一个实施例提供的相机标定装置的结构框图；
图18示出了本申请实施例提出的用于执行根据本申请实施例的相机标定方法的电子设备的结构框图；
图19示出了本申请实施例提供的用于保存或者携带实现根据本申请实施例的相机标定方法的程序代码的存储介质。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
相机标定是机器视觉、摄影测量、3D成像和图像几何校正等工作中的关键技术之一，它的主要作用是估计相机的内外参数。标定结果的精度和标定算法的稳定性直接影响后续工作的准确性。一般视角相机可以用针孔模型表示，使用透视投影映射和仿射变换即可进行标定。
目前已经研究成熟的方法是采用平面标靶，已有基于平面标靶的工具软件，例如：Matlab工具箱及Opencv工具软件。在这些方法中，将平面标定板放置于相机前不同的位置采集多张标靶图像，以获得分布范围较大的标定原始数据。该方法需多次摆放标定板在不同位置并采集标靶图像，或者多次转动相机在不同方位并采集标靶图像，从而实现对相机的标定。
目前，在对相机进行标定的过程中，需要考虑到被标定相机在正常使用时的工作距离，在对相机标定时，标靶和相机之间的距离应该和相机在正常使用时的工作距离一致，从而才能保证标定的结果准确可靠。发明人在研究中发现，一些相机在正常使用时的工作距离较长，例如，车载相机。在对工作距离较长的相机进行标定时，则需要将相机和标靶之间的距离控制在相机的正常使用时的工作距离，由于工作距离较长，从而导致标靶的尺寸较大，不仅增加了标靶的制作成本，也增大了标定的难度。
针对上述问题，发明人经过长期的研究发现，并提出了本申请实施例提供的相机标定系统以及方法，从而使得在对相机进行标定时，不需要移动标靶，只需要在旋转机构转动过程中采集图像，在降低相机标定难度的同时，在一个较小的标定空间，完成对相机的快速及高精度的标定。其中，具体的相机标定方法在后续的实施例中进行详细的说明。
下面将针对可用于本申请实施例提供的相机标定方法进行说明。
请参阅图1、图2至图6，本申请实施例提供了一种相机标定系统。具体的，该系统可以包括标靶100，电子设备200，相机300，旋转机构400以及伺服驱动器500。其中，所述相机300以及所述伺服驱动器500分别与所述电子设备200电性连接。相机300可以包括车载相机等工作距离较长的相机，在此不做限定。
其中，所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管间相对位置关系确定，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；所述标靶100还包括平行光管载具，所述平行光管载具用于将所述多根平行光管配置为对应内置图案在所述相机的视场范围内，使得所述平行光管标记点能够在所述相机中成像；所述平行光管载具固定所述平行光管的方案和工艺决定了所述平行光管间相对位置关系真值，可以通过测量获得；
所述平行光管载具可以是圆顶状、圆弧状辐条、支柱等，所述平行光管通过固定架与圆顶或圆弧辐条或支柱相连接。
相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。旋转机构400包括一个或两个或三个旋转轴，所述相机300的光轴与其中一个旋转轴共轴。伺服驱动器500用于驱动所述旋转机构400旋转，并将旋转机构400的旋转位置信息发送给所述电子设备200。电子设备200对获取的所述标靶图像以及所述标靶图像对应的所述旋转机构400的旋转位置信息进行分析处理，确定所述相机300的成像模型参数，从而实现对所述相机300的标定。
请参阅图2，示出了本申请实施例提供的旋转机构和标靶示意图。所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管的光轴在一个平面内且固定在平行光管载具上，所述平行光管间相对位置关系是确定的，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；
所述相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。
所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第一旋转机构420安装于所述承载平台410。
所述相机固定架，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，用于安装所述相机300，所述相机固定架被配置为当所述相机300安装于所述相机固定架时，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
具体的，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，在一些实施方式中，所述第一旋转机构420可以具有与所述相机固定架相适配的凹槽，该凹槽用于将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420均具有相同尺寸的螺旋槽，可以通过螺丝将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420还可以通过模内注塑的方式进行固定。
所述相机固定架可以为相机夹，通过该相机夹所述相机固定在所述相机固定架上。所述相机固定架还可以为凹槽，所述凹槽并配有可以调节凹槽大小的旋钮，通过该旋钮调整凹槽大小，使凹槽适配所述相机大小，通过将所述相机卡进凹槽的方式，将所述相机安装在所述相机固定架上。
请参阅图3，示出了本申请实施例提供的旋转机构和标靶示意图。所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管固定在平行光管载具上，所述平行光管的光轴呈空间立体分布且指向同一点，所述平行光管间相对位置关系是确定的，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；
所述相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。
所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第一旋转机构420安装于所述承载平台410，所述相机300的光轴与所述第一旋转机构420的第一旋转轴421共轴。
请参阅图4，示出了本申请实施例提供的旋转机构和标靶的示意图。所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管的光轴在一个平面内且固定在平行光管载具上，所述平行光管间相对位置关系是确定的，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；
所述相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。
所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420、第二旋转机构430以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第二旋转机构430具有第二旋转轴431，具体的，所述第二旋转机构430安装于所述承载平台410，所述第二旋转轴431垂直于所述承载平台410，所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，所述第一旋转轴421垂直于所述第二旋转轴431且平行于所述承载平台410。其中，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
作为一种方式，所述第一旋转机构420可以直接固定于所述第二旋转机构430，其中，可以将所述第一旋转机构420通过模内注塑的方式固定于所述第二旋转机构。还可以通过螺丝将所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，具体的固定方式在此不做限定。
作为另一种方式，所述旋转机构400还可以包括连接支架440，所述第一旋转机构420以及所述第二旋转机构430固定于所述连接支架440。所述相机固定架，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，用于安装所述相机300，所述相机固定架被配置为当所述相机300安装于所述相机固定架时，所述第一旋转轴421和所述第二旋转轴431的旋转轴中心线交点与所述相机300的中心重合，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
具体的，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，在一些实施方式中，所述第一旋转机构420可以具有与所述相机固定架相适配的凹槽，该凹槽用于将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420均具有相同尺寸的螺旋槽，可以通过螺丝将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420还可以通过模内注塑的方式进行固定。
所述相机固定架可以为相机夹，通过该相机夹所述相机固定在所述相机固定架上。所述相机固定架还可以为凹槽，所述凹槽并配有可以调节凹槽大小的旋钮，通过该旋钮调整凹槽大小，使凹槽适配所述相机大小，通过将所述相机卡进凹槽的方式，将所述相机安装在所述相机固定架上。
请参阅图5，示出了本申请实施例提供的旋转机构和标靶的示意图。所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管固定在平行光管载具上，所述平行光管的光轴呈空间立体分布且指向同一点，所述平行光管间相对位置关系是确定的，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点。
所述相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。
所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420、第二旋转机构430以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第二旋转机构430具有第二旋转轴431，具体的，所述第二旋转机构430安装于所述承载平台410，所述第二旋转轴431垂直于所述承载平台410，所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，所述第一旋转轴421垂直于所述第二旋转轴431且平行于所述承载平台410。其中，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
请参阅图6，示出了本申请实施例提供的旋转机构和标靶的示意图。所述标靶100包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管的光轴在一个平面内且固定在平行光管载具上，所述平行光管间相对位置关系是确定的，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；
所述相机300通过所述相机固定架(图未示)安装于所述旋转机构400，所述相机300用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点。
所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420、第二旋转机构430、第三旋转机构450以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第二旋转机构430具有第二旋转轴431，所述第二旋转机构450具有第二旋转轴451，具体的，所述第三旋转机构470安装于所述承载平台410，所述第三旋转轴451平行于所述承载平台410，所述第二旋转机构430固定于所述第三旋转机构450，所述第二旋转轴431垂直于所述承载平台410，所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，所述第一旋转轴421垂直于所述第二旋转轴431且平行于所述承载平台410。其中，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
作为一种方式，所述第一旋转机构420可以直接固定于所述第二旋转机构430，所述第二旋转机构430可以直接固定于所述第三旋转机构450，其中，可以将所述第一旋转机构420通过模内注塑的方式固定于所述第二旋转机构430，还可以通过螺丝将所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，可以将所述第二旋转机构430通过模内注塑的方式固定于所述第三旋转机构450，还可以通过螺丝将所述第二旋转机构430固定于所述第二旋转机构450，具体的固定方式在此不做限定。
作为另一种方式，所述旋转机构400还可以包括连接支架440和连接支架460，所述第一旋转机构420以及所述第二旋转机构430固定于所述连接支架440，所述第二旋转机构430以及所述第三旋转机构450固定于所述连接支架460。所述相机固定架，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，用于安装所述相机300，所述相机固定架被配置为当所述相机300安装于所述相机固定架时，所述第一旋转轴421、所述第二旋转轴431以及所述第二旋转轴451的旋转轴的中心线交点与所述相机300的中心重合，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴。
具体的，所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420，在一些实施方式中，所述第一旋转机构420可以具有与所述相机固定架相适配的凹槽，该凹槽用于将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420均具有相同尺寸的螺旋槽，可以通过螺丝将所述相机固定架固定于所述第一旋转机构420。在一些实施方式中，所述相机固定架以及所述第一旋转机构420还可以通过模内注塑的方式进行固定。
所述相机固定架可以为相机夹，通过该相机夹所述相机固定在所述相机固定架上。所述相机固定架还可以为凹槽，所述凹槽并配有可以调节凹槽大小的旋钮，通过该旋钮调整凹槽大小，使凹槽适配所述相机大小，通过将所述相机卡进凹槽的方式，将所述相机安装在所述相机固定架上。
请参阅图2、图3，在申请实施例中，所述伺服驱动器500为一个。伺服驱动器500可以将所述第一旋转机构420的旋转角度φ作为位置信息发送给所述电子设备200。其中，所述旋转位置信息依据所述标靶的所述平行光管的数量、所述平行光管间相对位置关系、所述旋转机构旋转轴数量、所述相机的视场角以及所述标记点成像点在所述标靶合成图像中的分布计算得到。
请参阅图4、图5，在申请实施例中，所述伺服驱动器500可以为一个也可以为两个，可以在驱动所述第一旋转机构420旋转的同时驱动所述第二旋转机构430向所述旋转位置信息处转动，也可以分别驱动第一旋转机构420和第二旋转机构430旋转。例如，在驱动第一旋转机构420旋转一周后，驱动第二旋转机构430转动，或者先驱动第二旋转机构430转动，再驱动第一旋转机构420旋转。
伺服驱动器500可以将所述第一旋转机构420的旋转角度φ和第二旋转机构430的旋转角度θ作为旋转位置信息真值发送给所述电子设备200。其中，所述旋转位置信息依据所述标靶的所述平行光管的数量、所述平行光管间相对位置关系、所述旋转机构旋转轴数量、所述相机的视场角以及所述标记点成像点在所述标靶合成图像中的分布计算得到。
请参阅图6，在申请实施例中，所述伺服驱动器500可以为一个也可以为两个也可以是三个，可以同时驱动所述第一旋转机构420、所述第二旋转机构430和所述第三旋转机构450向所述旋转位置信息处转动，也可以分别驱动第一旋转机构420、第二旋转机构430旋转和第三旋转机构450旋转。例如，在驱动第一旋转机构420旋转到位后，再驱动第二旋转机构430转动和第三旋转机构450旋转。
伺服驱动器500可以将所述第一旋转机构420的旋转角度φ、第二旋转机构430的旋转角度θ和第三旋转机构450的旋转角度Ω作为位置信息发送给所述电子设备200。其中，所述旋转位置信息依据所述标靶的所述平行光管的数量、所述平行光管间相对位置关系、所述旋转机构旋转轴数量、所述相机的视场角以及所述标记点成像点在所述标靶合成图像中的分布计算得到。
另外一种实施方式，所述标靶中仅含一根平行光管，所述旋转机构400包括承载平台410、第一旋转机构420、第二旋转机构430、第三旋转机构450以及相机固定架。其中，所述第一旋转机构420具有第一旋转轴421，所述第二旋转机构430具有第二旋转轴431，所述第二旋转机构450具有第二旋转轴451，具体的，所述第三旋转机构470安装于所述承载平台410，所述第三旋转轴451平行于所述承载平台410，所述第二旋转机构430固定于所述第三旋转机构450，所述第二旋转轴431垂直于所述承载平台410，所述第一旋转机构420固定于所述第二旋转机构430，所述第一旋转轴421垂直于所述第二旋转轴431且平行于所述承载平台410。其中，所述相机300的光轴与所述第一旋转轴421共轴，通过增加所述旋转位置信息来实现与所述标靶中包含多根所述平行光管时实现相同的虚拟立体标靶的标定效果。
进一步地，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点，所述平行光管内置图案是图7中a、b、c、d、e、f所示的图形中的任意一种或者几种的组合，在此不做限定。
相机300随着所述第一旋转机构420或所述第一旋转机构420和第二旋转机构430转动或所述第一旋转机构420、第二旋转机构430和第三旋转机构430转动，等效于相机300不转动，标靶100围绕相机300转动，所述旋转机构按照预设的旋转位置信息转动，所有所述旋转位置处的靶标形成虚拟立体标靶。所述虚拟立体标靶中所有的旋转位置处的标靶中所有的所述平行光管标记点所在光线形成一个以所述平行光管标记点为起点、所述相机300的中心为终点的放射状的光线簇；当所述平行光管内置图案仅包含一个所述平行光管标记点，且该所述平行光管标记点处于平行光管光轴上时，该平行光管标记点对应的光线与平行光管光轴重合；选择任一标记点成像点所对应的平行光管作为基准，令该平行光管光轴的经度、纬度坐标均为0，根据所述平行光管间相对位置关系，计算标靶中其它平行光管光轴的经度和纬度坐标，根据旋转机构的旋转角度计算每一个所述旋转位置信息处标靶中每一根平行光管光轴的经纬度坐标；当所述平行光管内置图案包含多个所述平行光管标记点或所述平行光管标记点不在平行光管的光轴上时，平行光管标记点对应的光线与平行光管光轴间有一定的角度，所述平行光管间的相对位置关系指平行光管标记点间的相对位置关系，需要通过标定获得，这种情况等效于每一个所述平行光管标记点都对应着一个虚拟平行光管，平行光管标记点对应的光线与虚拟平行光管的光轴重合。
相机300拍到的为所述平行光管标记点的像，每个平行光管标记点均有其所在光线的经纬度坐标，当相机采集到的多幅标靶图像叠加后可以得到包含所述标记点成像点的标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标；每个所述标记点成像点有其对应的所述平行光管标记点，因此可以获取对应的入射光线的经纬度坐标，为其指定一个多个虚拟距离，结合每个标记点成像点对应的平行光管光轴的经纬度坐标，计算得到一个或多个虚拟空间点坐标，作为该标记点成像点所对应的虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标。可以理解的是，每一个标记点成像点对应着一个平行光管标记点，对应着一根光线，对应着一个经纬度坐标，对应着多个虚拟空间点坐标；虚拟空间点的数量大于等于标记点成像点的数量。
请参见图8，图8示出了当所述平行光管图案包含一个平行光管标记点111、所述标靶中包含位于同一平面内的七根平行光管111、使用具有一个旋转轴的所述旋转机构、中心平行光管与相机300的光轴共轴时，所形成的所述光线簇的经纬度坐标(图8右)，每个圆圈对应着一个标记点成像点，对应着一个经纬度坐标。图9示出了为每一标记点成像点指定同一个虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点分布情况，形成了一个球面。图10示出了为每一个标记点成像点指定同二个虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点的分布情况，虚拟距离小的虚拟空间点使用“o”绘制，虚拟距离大的虚拟空间点使用“*”绘制，其中，图10左为俯视图，图10右为侧视图。图11示出了为每一个标记点成像点指定不低于二个且不超过五个随机大小的虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点的分布情况，属于同一经纬度的虚拟空间点用线段连在一起。
请参见图12，图12示出了当所述平行光管图案包含一个平行光管标记点111、所述标靶中包含位于同一平面内的五根平行光管111、使用具有一个旋转轴的所述旋转机构、中心平行光管与相机300的光轴不共轴时，所形成的所述光线簇的经纬度坐标(图12右)，每个黑点对应着一个标记点成像点，对应着一个经纬度坐标。
请参见图13，图13示出了当所述平行光管图案包含一个平行光管标记点111、所述标靶中包含呈空间立体分布的四根平行光管111、使用具有二个旋转轴的所述旋转机构时，所形成的所述光线簇的经纬度坐标(图13右)，每个黑点对应着一个标记点成像点，对应着一个经纬度坐标。
请参见图14，图14示出了当所述平行光管图案包含一个平行光管标记点111、所述标靶中包含呈空间立体分布的三根平行光管111、使用具有三个旋转轴的所述旋转机构时，所形成的所述光线簇的经纬度坐标(图14右)，每个黑点对应着一个标记点成像点，对应着一个经纬度坐标。
请参阅图15，图15示出了本申请一个实施例提供的相机标定方法的流程示意图。在具体的实施例中，所述相机标定方法应用于如图17所示的相机标定装置700以及配置有相机标定装置700的电子设备200(图18)。下面将以电子设备为例，说明本实施例的具体流程，当然，可以理解的，本实施例所应用的电子设备可以为具有计算能力的终端设备，例如包括智能手机、平板电脑、台式电脑、穿戴式电子设备等，在此不做限定。下面将针对图15所示的流程进行详细的阐述，所述相机标定方法具体可以包括以下步骤：
步骤S110：获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息。
所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点；
在本实施例中，拍摄标靶图像与伺服驱动器驱动旋转机构转动之间通过电子设备控制协调，快速、稳定的实现多幅标靶图像的采集。
在一些实施方式中，电子设备可以与相机以及伺服驱动器连接，以便电子设备与相机以及伺服驱动器之间的数据交互，其中，数据可以包括相机拍摄的多幅标靶图像以及每幅标靶图像对应的旋转机构的旋转位置信息等数据。相机以及伺服驱动器可以通过有线或者ZigBee网络、WiFi以及蓝牙等无线方式与电子设备进行连接，具体的连接方式在此不做限定。
作为一种方式，电子设备可以设置每隔一段时间，获取相机在转动机构转动过程中拍摄多个标靶图像以及与每个标靶图像对应的旋转机构的位置信息。作为另一种方式，电子设备还可以设置转动机构转动一定的角度时，获取相机在转动机构转动过程中拍摄多个标靶图像以及与每个标靶图像对应的旋转机构的位置信息。
在一些实施方式中，使用具有一个旋转轴的所述旋转机构，伺服驱动器用于驱动第一旋转机构转动，将第一旋转机构的旋转角度φ作为旋转位置信息发送给电子设备。
在一些实施方式中，使用具有二个旋转轴的所述旋转机构，伺服驱动器用于驱动驱动第一旋转机构和第二旋转机构转动，将第一旋转机构的旋转角度φ和第二旋转机构的旋转角度θ作为旋转位置信息发送给电子设备。
在一些实施方式中，使用具有三个旋转轴的所述旋转机构，伺服驱动器用于驱动第一旋转机构、第二旋转机构和第三旋转机构转动，将第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ和第三旋转机构的旋转角度Ω作为旋转位置信息发送给所述电子设备。
在本实施例中，电子设备获取标靶图像，该标靶图像是在旋转机构处于各安装位置信息处时通过相机拍摄标靶得到的，并且标靶图像包括标记点成像点。
在一些实施方式中，请参阅图7，所述平行光管内置图案可以包括但不限于圆斑、田字格、宝马图、棋盘格以及ChArUco中的一种或几种的组合，在此不做限定。
步骤S120：将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标。
在本实施例中，平行光管标记点是平行光管内置图案的特征点，将所述平行光管标记点的成像点在所述标靶合成图像中的像素坐标定义为标记点成像点的图像坐标，其中，标靶图像包括多个标记点成像点。确定标记点成像点的图像坐标，则需要提取每个平行光管内置图案的的特征点。平行光管内置图案为宝马图，则平行光管标记点为平行光管内置宝马图图案的角点。提取特征点可以对平行光管内置宝马图图案在标靶图像中的像进行图像处理，提取图像角点得到。
在一些实施方式中，平行光管内置图案为圆形，提取特征点可以是对平行光管内置圆形图案在所述标靶图像中的像的边缘进行椭圆拟合，获得平行光管内置圆形图案的像的边缘的椭圆方程，根据椭圆方程确定内圆形图案的像的中心坐标，作为对应平行光管标记点成像点的图像坐标。
在一些实施方式中，平行光管内置图案为除宝马图、圆形以外的其它图案，提取特征点需根据具体图案的特点选择适当的方法。
步骤S130：所述根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标。
在本实施例中，获得所述标记点成像点对应的世界坐标的计算过程为：获取每一个标记点成像点的经纬度坐标；指定虚拟距离并计算虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标。
在本实施例中，根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个标记点的经纬度坐标：其中，选择任一标记点成像点所对应的平行光管作为基准，令该平行光管光轴的经度、纬度坐标均为0；根据所述平行光管间相对位置关系，计算标靶中其它平行光管光轴的经度和纬度坐标；根据旋转机构的旋转角度计算每一个所述旋转位置信息处标靶中每一根平行光管光轴的经纬度坐标。
在一些实施方式中，使用具有一个旋转轴的旋转机构，第一旋转机构的旋转角度φ被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标。
在一些实施方式中，使用具有两个旋转轴的旋转机构，第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标。
在一些实施方式中，使用具有三个旋转轴的旋转机构，第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ、第二旋转机构的旋转角度θ和第三旋转机构的旋转角度Ω被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标。
在本实施例中，指定每个所述标记点成像点对应的一个或多个虚拟距离，结合每个标记点成像点对应的平行光管光轴的经纬度坐标，计算得到一个或多个虚拟空间点坐标，作为该虚拟空间点的世界坐标。
在一些实施方式中，相机随旋转机构转动，等效于相机不动标靶绕相机在而转动，所有旋转位置处的靶标形成虚拟立体标靶，虚拟立体标靶中所有的旋转位置处的标靶中所有的平行光管标记点所在光线形成一个以平行光管标记点为起点、相机中心为终点的放射状的光线簇。由于相机看到的是位于无穷远的平行光管标记点，为其制定一个或多个虚拟距离，即可得到虚拟空间点的世界坐标。请参阅图13，图13示出了本申请实施例提供的坐标的示意图，若直角坐标与球坐标原点重合，则直角坐标中点P(X，Y，Z)与球坐标中点P(R，α，β)之间的关系为，X＝Rcosαcosβ，Y＝Rcosαsinβ，Z＝Rsinα，其中，R、α以及β的范围为：R≥0，-π/2≤α≤π/2，-π≤β≤π，β为经度，α为纬度。
在一些实施方式中，平行光管图案包含一个平行光管标记点，使用具有一个旋转轴的所述旋转机构、中心平行光管与相机的光轴共轴时，形成如图8所示的标记点成像点的经纬度坐标；当为每一标记点成像点指定同一个虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点分布情况如图9所示，形成了一个球面；为每一个标记点成像点指定同二个虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点分布情况如图10示，形成了两个同心但半径不同的球面；当每一个标记点成像点指定不低于二个且不超过5个随机大小的虚拟距离时，虚拟立体标靶中的虚拟空间点的分布情况如图11所示，形成空间散乱点，属于同一经纬度的虚拟空间点用线段连在一起；其中，若直角坐标与球坐标原点重合，则直角坐标与球坐标之间的关系与上述坐标关系相同，在此不再赘述。
在一些实施方式中，对于相机，O点就是相机的光学中心，光学中心外的一个点P，可以用X，Y，Z表示，也可以用R，φ，θ表示，如果世界坐标上的点都在一个球面上，也可以只用φ，θ表示，更多的表示形式在此不再赘述。
步骤S140：将所述图像坐标以及对应的所述虚拟立体标靶中虚拟空间点的世界坐标按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机的成像模型的参数。
在本实施例中，在求出虚拟标靶中，每个标记点成像点的图像坐标和世界坐标后，即可依据相机成像模型计算相机的成像模型参数。
在一些实施方式中，可以选择透视成像模型，可以根据透视成像模型计算相机的焦距、主点以及畸变参数的初始值。其中，在透视成像模型中，不存在畸变参数，从而可以将相机的畸变参数的初始值设置为0。
其中，透视成像模型又称针孔模型，在透视成像模型中，空间任一点P的世界坐标(X，Y，Z)与该点在相机中的像点的图像坐标(u，v)满足透视成像公式：
Figure BDA0003480567270000171
其中，[X，Y，Z，1]为世界坐标系中空间点的齐次坐标，对应于相机坐标系中的齐次像素坐标[u，v，1]。[R,T]是世界坐标系和摄像机坐标系之间的一对旋转矩阵和平移矩阵。(fu，fv)表示在相机坐标系中u方向即水平方向和v方向即竖直方向上的归一化焦距，即为相机的像素焦距。(u0，v0)为相机主点坐标。将虚拟标靶上的所有标记点的世界坐标，和这些标记点对应的图像坐标带入透视成像公式中，求解这些标记点带入透视成像公式中所组成的联立方程，可以得到相机焦距(fu，fv)和主点坐标(u0，v0)在透视成像模型下的初始值。
在一些实施方式中，成像模型可以是各种相机的各种成像模型，如针孔相机成像模型、鱼眼相机成像模型、全景相机成像模型等，相机的具体类型在此不做限定。
在一些实施方式中，初值可以是使用其它方式获取，可以通过镜头设计信息计算，也可以通过其它技术手段得到，也可以是同批次其它相机的参数，具体的获取方式再此不做限定。
在本实施例中，在获取到相机的焦距，主点，以及畸变参数的初始值之后，可以使用Levenberg-Marquardt算法对相机的焦距，主点以及畸变参数的初始值进行优化，以确定所述相机的成像模型参数。
在一些实施方式中，通过所述Levenberg-Marquardt算法使虚拟立体标靶中的相应的标记点成像点对应的虚拟空间点的投影值与虚拟立体标靶上对应的标记点成像点的测量值之间差的平方和最小。其中，标记点成像点对应的虚拟空间点的投影值为根据在所述虚拟立体标靶中，各个虚拟空间点的世界坐标根据相机成像参数描述的相机模型计算出的图像坐标；测量值是指在使用相机拍摄标靶得到标靶图像后提取的标记点成像点在图像坐标系中的坐标。从而可以通过所述Levenberg—Marquardt算法使虚拟立体标靶上的虚拟空间点的投影值与虚拟立体标靶上的标记点成像点的测量值之间差的平方和最小，对相机的焦距，主点以及畸变参数的初始值不断更新，求得最优解，从而可以确定所述相机的成像模型参数。
进一步的，通过Levenberg-Marquardt算法使虚拟立体标靶中的相应的标记点成像点对应的虚拟空间点的投影值与虚拟立体标靶上对应的标记点成像点的测量值之间差的平方和最小，即使得目标函数的值最小
Figure BDA0003480567270000181
其中，N表示虚拟立体标靶上的虚拟空间点的个数，
Figure BDA0003480567270000182
是虚拟空间点的投影值，即按照相机模型计算出的虚拟空间点的像素坐标，mj是标记点成像点的测量值，即从标靶图像上提取的标记点成像点的像素坐标。
本申请一个实施例提供的相机标定方法，获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标，通过优化算法获得所述相机的成像模型的参数，进而能够实现在对相机进行标定时，不需要移动标靶，只需要在旋转机构转动过程中采集图像，在降低相机标定难度的同时，在一个较小的标定空间，完成对相机的快速及高精度的标定。
请参阅图17，图17示出了本申请实施例提供的相机标定装置700的模块框图。下面将针对图17所示的框图进行阐述，所述相机标定装置700包括：数据获取模块710、数据处理模块720以及相机参数计算模块750，其中：
数据获取模块710，用于获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点。
数据处理模块720，用于获取标靶图像，用于将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标；根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标。
相机参数计算模块730，将所述图像坐标以及对应的所述虚拟立体标靶中虚拟空间点的世界坐标按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机的成像模型的参数。
进一步地，数据处理模块模块720包括：图像坐标确定子模块，其中：
图像坐标确定子模块，将多幅所述标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标。
进一步地，世界坐标确定模块720包括：标记点成像点经纬度坐标确定子模块以及标记点成像点世界坐标确定子模块，其中：
标记点成像点经纬度坐标确定子模块，用于根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个标记点的经纬度坐标。选择任一标记点成像点所对应的平行光管作为基准，令该平行光管光轴的经度、纬度坐标均为0；根据所述平行光管间相对位置关系，计算标靶中其它平行光管光轴的经度和纬度坐标；根据旋转机构的旋转角度计算每一个所述旋转位置信息处标靶中每一根平行光管光轴的经纬度坐标。
标记点世界坐标确定子模块，用于指定每个所述标记点成像点对应的一个或多个虚拟距离，结合每个标记点成像点对应的平行光管光轴的经纬度坐标，计算得到一个或多个虚拟空间点坐标，作为该虚拟空间点的世界坐标。
相机标定模块730，用于将所述图像坐标以及所述世界坐标按照所述相机成像模型进行拟合，获得相机的焦距、主点以及畸变参数等成像模型参数值。
进一步地，相机标定模块730包括：成像模型参数初值确定子模块以及成像模型参数优化子模块，其中：
成像模型参数初值确定子模块，用于确定成像模型参数的初值。
成像模型参数优化子模块，用于使用成像模型参数的初值和优化算法，最小化与成像模型相关的目标函数，得到最优的相机成像模型参数。
在本申请所提供的几个实施例中，模块相互之间的耦合可以是电性，机械或其它形式的耦合。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
请参阅图18，其示出了本申请实施例提供的一种电子设备200的结构框图。本申请中的电子设备200可以包括一个或多个如下部件：处理器210、存储器220以及一个或多个应用程序，其中一个或多个应用程序可以被存储在存储器220中并被配置为由一个或多个处理器210执行，一个或多个程序配置用于执行如前述方法实施例所描述的方法。
其中，处理器210可以包括一个或者多个处理核。处理器210利用各种接口和线路连接整个电子设备200内的各个部分，通过运行或执行存储在存储器220内的指令、程序、代码集或指令集，以及调用存储在存储器220内的数据，执行电子设备200的各种功能和处理数据。可选地，处理器210可以采用数字信号处理(Digital Signal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)、可编程逻辑阵列(ProgrammableLogicArray，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。处理器210可集成中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)和调制解调器等中的一种或几种的组合。其中，CPU主要处理操作系统、用户界面和应用程序等；GPU用于负责待显示内容的渲染和绘制；调制解调器用于处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调器也可以不集成到处理器210中，单独通过一块通信芯片进行实现。
存储器220可以包括随机存储器(RandomAccess Memory，RAM)，也可以包括只读存储器(Read-OnlyMemory)。存储器220可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器220可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于实现至少一个功能的指令(比如触控功能、声音播放功能、图像播放功能等)、用于实现下述各个方法实施例的指令等。存储数据区还可以存储电子设备200在使用中所创建的数据(比如电话本、音视频数据、聊天记录数据)等。
请参阅图19，其示出了本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质的结构框图。该计算机可读介质800中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行上述方法实施例中所描述的方法。
计算机可读存储介质800可以是诸如闪存、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。可选地，计算机可读存储介质800包括非易失性计算机可读介质(non-transitory computer-readable storage medium)。计算机可读存储介质800具有执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码810的存储空间。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。程序代码810可以例如以适当形式进行压缩。
综上所述，本申请实施例提供的相机标定系统以及方法，获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标，通过优化算法获得所述相机的成像模型的参数，进而能够实现在对相机进行标定时，不需要移动标靶，只需要在旋转机构转动过程中采集图像，在降低相机标定难度的同时，在一个较小的标定空间，完成对相机的快速及高精度的标定。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例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同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种相机标定系统，其特征在于，包括标靶，相机，旋转机构，伺服驱动器以及电子设备，所述相机以及所述伺服驱动器与所述电子设备电性连接；
所述标靶包括多根平行光管以及平行光管内置图案，所述平行光管间相对位置关系确定，所述平行光管内置图案包含至少一个平行光管标记点；
所述相机安装于所述旋转机构，所述相机用于拍摄所述标靶得到标靶图像，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管标记点的标记点成像点；
所述旋转机构包括至少一个旋转轴，所述旋转机构按照预设的旋转位置信息动作，所有所述旋转位置处的靶标形成虚拟立体标靶；
所述伺服驱动器用于驱动所述旋转机构旋转，并将所述旋转机构的位置信息发送给所述电子设备；
所述电子设备用于获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶获得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的旋转机构的位置信息，将多幅所述标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，根据所述旋转机构的位置信息和所述标靶中所述平行光管间相对位置关系确定标靶合成图像中的每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的一个或多个虚拟空间点的世界坐标，基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标靶还包括平行光管载具，所述平行光管载具用于将所述多根平行光管配置为对应内置图案在所述相机的视场范围内。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述旋转机构旋转轴的数量根据所述标靶所使用的所述平行光管的数量和所述平行光管间相对位置关系计算；所述旋转位置信息依据所述标靶的所述平行光管的数量、所述平行光管间相对位置关系、所述旋转机构旋转轴数量、所述相机的视场角以及所述标记点成像点在所述标靶合成图像中的分布计算得到。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当使用具有一个旋转轴的所述旋转机构时，所述相机的光轴与所述旋转机构旋转轴共轴；当使用具有两个旋转轴的所述旋转机构时，其第一旋转轴和第二旋转轴相互垂直并相交，所述相机的光轴与所述旋转机构第一旋转轴共轴；当使具有三个旋转轴的所述旋转机构时，第一旋转轴、第二旋转轴和第三旋转轴两两相互垂直并相交，所述相机的光轴与所述旋转机构第一旋转轴共轴。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，当使用具有一个旋转轴的所述旋转机构时，所述伺服驱动器用于驱动所述旋转机构按照所述旋转位置信息转动时，将所述第一旋转机构的旋转角度φ作为位置信息发送给所述电子设备；当使用具有两个旋转轴的所述旋转机构时，所述伺服驱动器用于驱动所述第一旋转机构和第二旋转机构按照所述旋转位置信息转动时，将所述第一旋转机构的旋转角度φ和第二旋转机构的旋转角度θ作为位置信息发送给所述电子设备；当使具有三个旋转轴的所述旋转机构时，所述伺服驱动器用于驱动所述第一旋转机构、第二旋转机构和第三旋转机构按照所述旋转位置信息转动时，将所述第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ和第三旋转机构的旋转角度Ω作为位置信息发送给所述电子设备。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述标记点包括圆斑、网格、宝马图、棋盘格以及ChArUco等标记点方案中的一种或几种的组合。
7.一种相机标定方法，其特征在于，基于如权利要求1-11任一项所述的相机标定系统对相机进行标定，所述方法应用于电子设备，包括：
获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点；
将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标；
根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定所述标靶合成图像中的每一个标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标；
基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个所述标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标，包括：
根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定每一个标记点的经纬度坐标：其中，选择任一标记点成像点所对应的平行光管作为基准，令该平行光管光轴的经度、纬度坐标均为0；根据所述平行光管间相对位置关系，计算标靶中其它平行光管光轴的经度和纬度坐标；根据旋转机构的旋转角度计算每一个所述旋转位置信息处标靶中每一根平行光管光轴的经纬度坐标；
对于使用具有一个旋转轴的旋转机构时，第一旋转机构的旋转角度φ被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标；
对于使用具有两个旋转轴的旋转机构时，第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标；
对于使用具有三个旋转轴的旋转机构时，第一旋转机构的旋转角度φ、第二旋转机构的旋转角度θ、第二旋转机构的旋转角度θ和第三旋转机构的旋转角度Ω被用于计算所述标靶合成图像中每一个所述标记点成像点所对应的平行光管光轴的经纬度坐标；
指定每个所述标记点成像点对应的一个或多个虚拟距离，结合每个标记点成像点对应的平行光管光轴的经纬度坐标，计算得到一个或多个虚拟空间点坐标，作为该虚拟空间点的世界坐标，所有的虚拟空间点构成虚拟立体标靶的控制点。
9.一种相机标定装置，其特征在于，所述装置包括：
数据获取模块，用于获取所述相机在所述旋转机构转动过程中拍摄所述标靶所得的多幅标靶图像以及与每幅所述标靶图像对应的所述旋转机构的所述旋转位置信息，所述标靶图像包括所述标靶中所述平行光管内置图案的所述平行光管标记点在相机中的所述标记点成像点；
数据处理模块，用于将所述多幅标靶图像叠加得到标靶合成图像，提取每幅所述标靶图像中的每个所述标记点成像点的图像坐标作为所述标靶合成图像中的标记点成像点的图像坐标，根据所述旋转机构的所述旋转位置信息以及所述平行光管间相对位置关系确定所述标靶合成图像中的每一个标记点成像点对应的所述虚拟立体标靶中的虚拟空间点的世界坐标；
相机参数计算模块，用于，基于所述图像坐标以及所述世界坐标，按照所述相机的成像模型进行拟合，通过优化算法获得所述相机成像模型的参数。
10.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码被配置为当被处理器调用时，使得所述处理器执行如权利要求7所述的方法。
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