CN209821888U - 鱼眼相机标定的标靶及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于鱼眼相机标定的标靶及系统，所述标靶包括壳体以及标记点，所述壳体具有内表面，所述多个标记点设置于所述内表面，所述内表面由多个六边形和五边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。鱼眼相机可以拍摄所述标靶得到标靶图像，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现只采集一幅标靶图像完成对所述鱼眼相机的快速及高精度的标定。

Description

鱼眼相机标定的标靶及系统

技术领域

本实用新型涉及相机标定技术领域，更具体地，涉及一种鱼眼相机标定的标靶及系统。

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，需要采集多张图像，因此需要人为的移动标定板或是相机，在实际的应用中，不仅费时费力，也增加了生产的成本。

实用新型内容

本申请提供了一种用于鱼眼相机标定的标靶，通过该标靶可以只采集一幅标靶图像实现对鱼眼相机的快速高精度的标定。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请提供了一种用于鱼眼相机标定的标靶，所述标靶包括壳体以及多个标记点，所述壳体具有内表面，所述多个标记点设置于所述内表面，所述内表面由多个等边长的五边形和六边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。

可选的，所述内表面中的所有五边形与第二虚拟球面相切，所述内表面中的所有六边形与第三虚拟球面相切，第二虚拟球面的中心、第三虚拟球面的中心与所述第一虚拟球面的中心重合。

可选的，所述多个六边形和五边形包括8个完整的正六边形、4个完整的正五边形、4个部分的正五边形以及4个部分的正六边形，所述五边形的边长和所述六边形的边长相等。

可选的，所述部分的正五边形为半个正五边形，所述部分的正六边形为半个正六边形。

可选的，所述标靶还包括标记图案层，所述标记图案层包括多个子标记图案层，所述子标记图案层由多个大小不同的标记点形成并贴合于所述多个六边形和五边形上。

可选的，所述子标记图案层的中心与所述六边形或五边形的中心重合，所述子标记图案层的一边至少与所述六边形或五边形的其中一条边平行。

可选的，所述标记点为形成于所述内表面的多个孔洞。

可选的，所述内表面由多个五边形和六边形金属片拼接而成。

本申请提供了一种相机标定系统，包括鱼眼相机、电子设备以及如前所述的标靶，所述电子设备与所述鱼眼相机电性连接；所述电子设备用于根据标靶图像对所述鱼眼相机进行标定，所述标靶图像为所述鱼眼相机设置于所述标靶的球心位置拍摄标靶所得到的。

可选的，所述相机标定系统还包括光源。

本申请提供的用于鱼眼相机标定的标靶及系统，所述标靶包括壳体以及标记点，所述壳体具有内表面，多个标记点设置于所述内表面。所述内表面由多个五边形和六边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。鱼眼相机可以拍摄所述标靶得到标靶图像，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现只采集一幅标靶图像完成对所述鱼眼相机的快速及高精度的标定。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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他的附图。

图1示出了本申请一个实施例提供的鱼眼相机标定系统的示意图。

图2示出了本申请一个实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶结构示意图。

图3示出了本申请一个实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶中壳体的结构示意图。

图4示出了本申请一个实施例提供用于鱼眼相机标定的标靶的平面展开图。

图5示出了本申请一个实施例提供的用于鱼眼相机标定的第一视角的结构示意图。

图6示出了本申请一个实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶中的子标记层的示意图。

图7示出了本申请另一个实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶结构示意图。

图8示出了本申请一个实施例提供的光源的设置的示意图。

具体实施方式

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。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

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定义和解释。

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。近年来，鱼眼相机由于其超大的视场范围，在全景视觉、视频监控，汽车导航，虚拟现实等领域得到广泛应用。然而大视场同时也带来严重的图像畸变，影响人眼直观的视觉感受以及图像信息的利用。为了对图像畸变进行校正，需要对鱼眼相机进行标定。

对鱼眼相机相关的标定方法可以是采用平面标靶，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。这些方法对于某些需要快速安装鱼眼相机并完成标定的场合并不适用，比如批量生产或组装鱼眼相机的生产线。

因此，发明人提出了本实用新型的用于鱼眼相机标定的标靶，所述标靶包括壳体以及标记点，所述壳体具有内表面，所述多个标记点设置于所述内表面，所述内表面由多个六边形和五边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。通过该标靶，不需要移动标靶或相机采集多幅标靶图像，只采集一幅标靶图像即可实现鱼眼相机的快速和高精度的标定。

下面将通过具体实施例对本申请实施例提供的鱼眼相机标定的标靶及系统进行详细的说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种鱼眼相机标定系统，具体的该系统可以包括标靶100，鱼眼相机200以及电子设备300。其中，所述鱼眼相机200与电子设备300电性连接。其中，标靶的壳体具有内表面，所述内表面由多个五边形和六边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。将所述鱼眼相机200设置在所述标靶100的顶点所在的第一虚拟球面对应的球心的位置，用于拍摄所述标靶100得到一幅标靶图像，所述电子设备300对所述鱼眼相机拍摄的标靶图像进行分析处理，确定所述鱼眼相机200的成像模型参数，从而实现对所述鱼眼相机200的标定。通过拍摄本申请实施例所提供的标靶100，可以实现只采集一幅标靶图像完成对所述鱼眼相机200的快速且高精度的标定。

请参阅图2，示出了本申请提供的用于鱼眼相机标定的标靶100，其中，所述标靶100包括壳体110以及多个标记点120，所述壳体110包括外表面以及向所述壳体110内部凹陷的内表面111，所述内表面111由多个五边形和六边形拼接而成，所述标记点120设置于内表面111上。壳体的外表面可以是多边形、半球形或矩形，可以根据实际的需要进行设置，在此并不对壳体的整体形状以及壳体的外表面形状进行限定。

所述内表面可以由多个五边形和六边形拼接而成，请参阅图3，示出了本申请实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶的壳体的示意图。所述内表面111可以由等边长的多个五边形114和六边形115拼接而成，五边形114可以是正五边形，六边形115可以是正六边形，并且，五边形114和六边形115的边长也相等。其中，多个五边形114和六边形115之间的拼接方式可以是采用焊接等固定连接方式，也可以是采用铰链等活动连接方式。

其中，在由所述五边形114和六边形115拼接成的内表面111中，三个面的拼接后可形成一个顶点116，拼接后的顶点116位于第一虚拟球面上，也就是说，拼接后的各个五边形114和六边形115的顶点位于同一球面上。所述第一虚拟球面中心(即球心)到每个顶点116的距离相等，都为所述第一虚拟球面的半径。并且，所述第一虚拟球面的中心与每个五边形114或六边形115中心的连线与该多边形垂直，即第一虚拟球面的中心与每个五边形114的中心的连续垂直于该五边形，第一虚拟球面的中心与每个六边形115的中心的连线垂直于该六边形。

并且，在拼接后的内表面111中，所述五边形114与第二虚拟球面相切，由此可知，所述第二虚拟球面的中心与所述五边形114的中心的连线与该五边形114垂直。所述六边形115与第三虚拟球面相切，由此可知，所述第三虚拟球面的中心与所述六边形115的中心的连线与该六边形115垂直。其中，第一虚拟球面的中心、第二虚拟球面的中心与第三虚拟球面的中心重合，由此第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。

五边形114和六边形115拼接成所述内表面111，拼接所使用的五边形114可以是完整的，也可以是部分的；拼接所使用的六边形115可以是完整的，也可以是部分的。具体的，拼接所使用的完整的五边形114的数目为4个，部分的五边形114的数目为4个；完整的六边形115的数目为8个，部分的六边形115的数目为4个。其中，本申请实施例中所提供的标靶100的内表面111拼接所使用的部分的五边形为完整的五边形的一半，拼接所使用的部分的六边形为完整的六边形的一半。

其中，拼接所述内表面111的五边形和六边形可以是钢铁片等金属片，或是其他不易变形的材料，可根据实际的需求进行选择，在此不做限定。

请参阅图4，示出了本申请实施例提供的标靶的平面展开图。由该平面展开图可以得知，所述部分的五边形114为完整的五边形114的一半，所述部分的六边形115为完整的六边形115的一半。同时请参阅图5，示出了本申请实施例提供的在第一视角下的标靶。其中，所述第一视角定义为过第一虚拟球面的中心且垂直于所述内表面111的对立面的视角。在第一视角下，编号为1、2、6、7的半个六边形115与第一视角的方向平行，则投影为一条线，编号为3、5、8、10的半个五边形114也与第一视角的方向平行，则投影为一条线。

可以理解的是，本申请实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶100的结构类似于足球，可以理解为一个足球沿过球心的截面切开，本申请可以是沿着使完整的五边形和六边形的数量最多的过球心的截面切开。可以理解的是，也可以从过球心的不同的截面切开，因此所述部分的五边形和部分的六边形可以不为完整的五边形或六边形的一半。

在本申请实施例中，所述标靶100还可以包括标记图案层，所述标记图案层包括多个子标记图案层，每个子标记图案层包括多个大小不同的标记点。其中，所述子标记图案层贴合于形成内表面的所述五边形或六边形上，多个子标记图案层形成所述标记图案层。可选的，在本申请实施例中，形成子标记图案层的各个标记点也可以是从所述壳体的内表面嵌入所述壳体，并凸出于所述壳体的内表面。

可参阅图6，示出了本申请实施例提供的子标记图案层与所述五边形或六边形的贴合示意图。其中，所述子标记图案层140贴合于所述五边形114或六边形115上，可以是，所述子标记图案层的中心140与所述五边形114或六边形115的中心重合，且所述子标记图案层140的一边与所述五边形114或六边形115的一条边平行。

具体的，如图6所示，子标记图案层140由多个大小不同的标记点120组成，其中，每个子标记图案层140中大小不同的标记点120形成该子标记图案层140的标记点组合方式，不同的子标记图案层140，标记点组合方式不同，在所述鱼眼相机200拍摄所述标靶100得到标靶图像时，则可以根据所述子标记图案层140中标记点组合方式确定所述标靶图像中的标记点与标靶中的标记点120的对应关系。

可选的，所述标记点可以是在所述内表面111上的多个孔洞。可请参阅图7，示出了本申请实施例提供的标靶的示意图。其中，所述内表面上的多个孔洞的大小可以不同，每个五边形或者六边形上大小不同的标记点120形成一种标记点组合方式，不同的五边形和六边形，形成的标记点组合方式可以不同。当然，孔洞的大小和分布可以根据实际需要进行设置，在此不做限定。对应的，如图7所示，所述标靶包括光源130，所述光源130设置于所述标靶的壳体110内部，光源130通过孔洞射出的光在所述半球形内表面111上形成所述标记点120。从而可以通过鱼眼相机拍摄到所述标靶得到标靶图像，对鱼眼相机进行标定。

本申请实施例提供的用于鱼眼相机标定的标靶100，所述标靶100包括壳体110以及标记点120。所述壳体110具有内表面111，所述内表面111由多个五边形114和六边形115拼接而成，拼接后形成的顶点116位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点116的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形114或五边形115的中心的连线与该多边形垂直。其中，所述多个标记点设置于所述内表面111，具体的，标靶的内表面可以设置有标记图案层，该标记图案层包括多个子标记图案层，每个子标记图案层由多个大小不同的标记点形成，标记点可以是实体，也可以是在所述五边形或六边形上的多个孔洞。

本申请实施例提供的标靶可以作为通过鱼眼相机拍摄所述标靶100得到标靶图像，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现对所述鱼眼相机的快速及高精度的标定。

所述相机标定系统还可以包括光源130，所述光源130可以设置于所述标靶100的内表面111一侧，可参阅图8，示出了本申请实施例提供的光源设置的示意图。通过设置光源130，使得内表面111中的光线充足，在通过设置标记图案层设置标记点的实施方式中，在使用鱼眼相机拍摄所述标靶100得到的标靶图像更加清晰，从而提升对鱼眼相机标定的准确度。

本申请实施例提供的鱼眼相机标定的标靶及系统，所述标靶100包括壳体110，标记点120，所述壳体110具有内表面111，所述内表面111由多个五边形114和六边形115拼接而成，其中，拼接后的顶点116位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点116的距离相等，且所述第一球面的中心与每个五边形114或六边形115中心的连线与该多边形垂直。从而鱼眼相机可以拍摄所述标靶100得到标靶图像，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现对所述鱼眼相机的快速及高精度的标定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于鱼眼相机标定的标靶，其特征在于，所述标靶包括壳体以及多个标记点，所述壳体具有内表面，所述多个标记点设置于所述内表面，所述内表面由多个五边形和六边形拼接而成，拼接后形成的顶点位于第一虚拟球面上，所述第一虚拟球面中心到每个顶点的距离相等，所述第一虚拟球面中心与每个六边形或五边形中心的连线与该多边形垂直。

2.如权利要求1所述的标靶，其特征在于，所述内表面中的所有五边形与第二虚拟球面相切，所述内表面中的所有六边形与第三虚拟球面相切，第二虚拟球面的中心、第三虚拟球面的中心与所述第一虚拟球面的中心重合。

3.如权利要求1所述的标靶，其特征在于，所述多个六边形和五边形包括8个完整的正六边形、4个完整的正五边形、4个部分的正五边形以及4个部分的正六边形，所述五边形的边长和所述六边形的边长相等。

4.如权利要求3所述的标靶，其特征在于，所述部分的正五边形为半个正五边形，所述部分的正六边形为半个正六边形。

5.如权利要求1所述的标靶，其特征在于，所述标靶还包括标记图案层，所述标记图案层包括多个子标记图案层，所述子标记图案层由多个大小不同的标记点形成并贴合于所述多个六边形和五边形上。

6.如权利要求5所述的标靶，其特征在于，所述子标记图案层的中心与所述六边形或五边形的中心重合，所述子标记图案层的一边至少与所述六边形或五边形的其中一条边平行。

7.如权利要求1所述的标靶，其特征在于，所述标记点为形成于所述内表面的多个孔洞。

8.如权利要求1所述的标靶，其特征在于，所述内表面由多个五边形和六边形金属片拼接而成。

9.一种相机标定系统，其特征在于，包括鱼眼相机、电子设备以及如权利要求1至8任一项所述的标靶，所述电子设备与所述鱼眼相机电性连接；所述电子设备用于根据标靶图像对所述鱼眼相机进行标定，所述标靶图像为所述鱼眼相机设置于所述标靶的球心位置拍摄标靶所得到的。

10.如权利要求9所述的相机标定系统，其特征在于，所述相机标定系统还包括光源。