一种双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像的制造方法
【专利摘要】本发明适用于视觉领域，提供了一种双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机，方法包括：测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数；根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取临时参照物的形状所对应的临时阈值；启动双目摄像机拍摄临时参照物的左右图像；从左右图像上分别提取出超过临时阈值的特征点，作为强特征点；根据强特征点进行左右图像匹配，以获取像素差；根据像素差、距离及尺寸参数计算并存储双目摄像机的当前参数矩阵。本发明在不依赖于参照标定模板的情况下，用户可自行选取临时参照物置于镜头，得出当前参数矩阵，实现快速的在线标定，使得计算的三维数据准确，用户体验效果好。
【专利说明】一种双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机
【技术领域】
[0001]本发明属于视觉领域，尤其涉及一种双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机。 【背景技术】
[0002]在计算双目视觉处理三维重建的系统中，摄像机的标定是一个非常关键的步骤， 一般双目视觉三维重建系统中，都事先在供应商那里通过标定模板例如平面棋盘格模板对 摄像机进行标定，每台摄像机对应计算出一个固定参数矩阵，该参数矩阵用于三维重建的 计算，在出厂后这个参数矩阵就固定不会再变化了。但在实际应用中，由于环境因素或者人 为因素，可能导致双目摄像机的两个镜头的相对位置发生变化，倘若仍采用原来的固定参 数矩阵来计算三维重建，势必会造成计算的三维数据不准确，导致用户体验效果差。
[0003]综上所述，现有技术中双目摄像机的参数矩阵在出厂时已经固定设置好，无法更 改，当实际应用中如两个镜头的相对位置发生变化时若仍采用原来的固定参数矩阵来进行 三维重建计算会导致得到的三维数据不准确，用户体验效果差。
【发明内容】
[0004]本发明实施例的目的在于提供一种双目摄像机的标定方法，旨在解决现有技术中 双目摄像机的参数矩阵在出厂时已经固定设置好，无法更改，当实际应用中如两个镜头的 相对位置发生变化时若仍采用原来的固定参数矩阵来进行三维重建计算会导致得到的三 维数据不准确，用户体验效果差的问题。
[0005]本发明实施例是这样实现的，一种双目摄像机的标定方法，所述方法包括:
[0006]测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参 数；
[0007]根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临时参照物的形状所对应的临 时阈值；
[0008]启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像；
[0009]从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作为强特征点；
[0010]根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临时参照物在所述左右图像上 的像素差；
[0011]根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存储所述双目摄像机的当前参 数矩阵。
[0012]本发明实施例还提供了一种双目摄像机的标定装置，所述装置包括:
[0013]测量单元，用于测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的 形状及尺寸参数；
[0014]形状阈值对应单元，用于根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临时参 照物的形状所对应的临时阈值；
[0015]启动单元,用于启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像；[0016]提取单元，用于从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作为 强特征点；
[0017]左右图像匹配单元，用于根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临时 参照物在所述左右图像上的像素差；
[0018]参数矩阵计算单元，用于根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存储 所述双目摄像机的当前参数矩阵。
[0019]本发明实施例还提供了一种双目摄像机摄像机，所述双目摄像机包括上述的装置。
[0020]本发明实施例与现有技术相比，有益效果在于:在不依赖于参照标定模板的情况 下，用户可自行选取临时参照物置于镜头，得出当前参数矩阵，实现快速的在线标定。计算 的当前参数矩阵可供三维重建计算使用，可保证在实际应用中如两个镜头的相对位置发生 变化时所得到的三维数据仍然准确，用户体验效果好。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明实施例提供的一种双目摄像机的标定方法的流程图；
[0022]图2是本发明实施例提供的一种双目摄像机的标定装置的逻辑结构示意图；
[0023]图3是本发明实施例提供的一种双目摄像机的标定装置的另一逻辑结构示意图；
[0024]图4是本发明实施例提供的一种双目摄像机的标定装置的又一逻辑结构示意图；
[0025]图5是本发明实施例提供的一种双目摄像机的标定装置的再一逻辑结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0027]本发明实施例提供的实施方案如下:
[0028]请参阅图1，本发明实施例提供了一种双目摄像机的标定方法，所述方法包括:
[0029]101、测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数。
[0030]用户在选取参照物时，在颜色上可优选与背景色相差大的临时参照物；在形状上 可选择多边形、圆形等形状，优选有棱角的参照物，如方形、三角形或其他多边形，本实施例 中最优选方形，采用方形的临时参照物容易计算，且占用的存储空间小；在放置参照物时可 尽量使参照物与镜头平行，并置于镜头中心范围内。
[0031]在本实施例中，101之前还包括以下步骤:
[0032]接收在线标定命令。
[0033]在本实施例中，可在双目摄像机上设定相应的在线标定按钮，用户通过启动在线 标定按钮来发出在线标定命令。
[0034]优选的，接收在线标定命令后面还包括以下步骤:
[0035]启动所述双目摄像机摄取当前背景色，根据当前背景色向用户提供临时参照物的 参考选取颜色，该参考选取颜色与所述当前背景色相差大。也可以按照优选的先后顺序向用户提供参考选取颜色，这样用户在选取临时参照物时可得到更好的参考。
[0036]例如，当前背景色为白色，则可向用户提供的参考选取颜色可为黑色、红色、蓝色 等能明显与白色相差大的颜色。当前背景色为黑色时，则提供的参考选取颜色可为白色、黄 色、红色等能明显与黑色相差大的颜色。通过提供这些参考选取颜色，用户在选择临时参照 物时，可按照参考选取颜色来选择参考物，更具的来说，可优选选取边缘色为参考选取颜色 的参考物，从而使选取的临时参照物能与背景色明显区分开来。当用户周边没有参考选取 颜色的临时参照物时，用户则可再考虑其他颜色的参照物。
[0037]优选的，在本发明实施中，所述方法还包括:
[0038]检测临时参照物与所述双目摄像机的镜头是否近似平行；
[0039]当近似平行时则执行所述测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时 参照物的形状及尺寸参数的步骤。
[0040]在本实施例中，所述检测临时参照物与所述双目摄像机的镜头是否近似平行的步 骤包括:
[0041]测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头所在水平面的夹角；
[0042]判断测量的夹角是否超过预先设定的夹角值，当超过预先设定的夹角值时，则不 近似平行，否则近似平行。
[0043]优选的，在本实施例中，所述方法还包括:
[0044]当用户置于镜头前的临时参照物与镜头不近似平行时，则提醒用户将临时参照物 尽量平行的放置于镜头前。
[0045]优选的，在本实施例中，所述方法还包括:
[0046]检测临时参照物是否处于镜头的中心范围内；
[0047]当检测到临时参照物与镜头近似平行且处于镜头的中心范围内时则执行所述测 量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数的步骤。
[0048]在本实施例中，所述测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照 物的形状及尺寸参数的步骤具体为:
[0049]测量用户置于镜头中心前的与当前背景色相差大且形状方正的临时参照物与镜 头的距离、临时参照物的长宽参数。
[0050]102、根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临时参照物的形状所对应 的临时阈值。
[0051]在本实施例中，可预先设置一些形状如方形、三角形、多边形等，并对不同的形状 设置相应的阈值。
[0052]在本实施例中，所述接收在线标定命令的步骤之后还包括以下步骤:
[0053]向用户提供临时参照物的参考选取形状。如方形、三角形、多边形等，优选方形。也 可以按照优选的先后顺序向用户提供参考选取形状。这样用户就可以衡量颜色、形状两个 因素去选取合适的临时参照物。
[0054]当用户选择的临时参照物的形状不属于预先设置的形状时，则可向用户发出提醒。
[0055]若提醒用户后仍没有选取预先设置的形状，则根据步骤101中测量的临时参照物 的形状，判断与预先设置的形状中的哪一个形状近似，按照近似的形状来获取对应的临时阈值。
[0056]步骤101中的尺寸参数与用户选取的临时参照物的形状有关，如用户选取的是方 形参照物，那么尺寸参数是长宽参数，当选取的是圆形参照物时，那么尺寸参数是半径。其 他形状不再 举例描述。
[0057]103、启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像。
[0058]104、从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作为强特征点。
[0059]在本实施例中，可通过特征函数来提取左右图像上的特征点。
[0060]优选的，在提取特征点时，可按照预先设置的数量提取特征点并存储到缓冲存储 器中，再通过读取缓冲存储器将其中超过所述临时阈值的特征点取出来，作为强特征点。当 提取到超过所述临时阈值的特征点后，则可清除缓冲存储器中存储的特征点数据，以及时 释放内存。
[0061 ] 在本实施例中，所述方法还包括:
[0062]当所述左右图像上没有超过所述临时阈值的特征点时，则降低所述临时阈值的 值，直到能提取出超过所述临时阈值的特征点为止。
[0063]以满足用户选取不同的临时参考物都能够提取到特征点。
[0064]105、根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临时参照物在所述左右图
像上的像素差。
[0065]106、根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存储所述双目摄像机的当 前参数矩阵。
[0066]本发明实施例提供的方法，在不依赖于参照标定模板的情况下，用户可自行选取 临时参照物置于镜头，得出当前参数矩阵，实现快速的在线标定。计算的当前参数矩阵可供 三维重建计算使用，可保证在实际应用中如两个镜头的相对位置发生变化时所得到的三维 数据仍然准确，用户体验效果好。
[0067]请参阅图2，本发明实施例还提供了一种双目摄像机的标定装置，所述装置包括:
[0068]测量单元201，用于测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物 的形状及尺寸参数。
[0069]在本实施例中，所述测量单元201，具体用于测量用户置于镜头中心前的与当前背 景色相差大且形状方正的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的长宽参数。
[0070]形状阈值对应单元202，用于根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临 时参照物的形状所对应的临时阈值。
[0071 ]启动单元203,用于启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像。
[0072]提取单元204，用于从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作 为强特征点。
[0073]左右图像匹配单元205，用于根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临 时参照物在所述左右图像上的像素差。
[0074]参数矩阵计算单元206，用于根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存 储所述双目摄像机的当前参数矩阵。
[0075]请参阅图3，在本发明实施例中，所述装置还包括:
[0076]接收单元301，用于接收在线标定命令；[0077]参考单元302，用于启动所述双目摄像机摄取当前背景色，根据当前背景色向用户 提供临时参照物的参考选取颜色，该参考选取颜色与所述当前背景色相差大。
[0078]请参阅图4，在本发明实施例中，所述装置还包括:
[0079]降低单元401，用于当所述左右图像上没有超过所述临时阈值的特征点时，则降低 所述临时阈值的值，直到能提取出超过所述临时阈值的特征点为止。
[0080]请参阅图5,所述装置还包括:
[0081]检测单元501，用于检测临时参照物与所述双目摄像机的镜头是否近似平行；
[0082]当所述检测单元检测到参照物与所述双目摄像机的镜头近似平行时，则启动所述 测量单元201。
[0083]本实施例中，所述装置还包括:
[0084]提醒单元502，用于当所述检测单元检测到参照物与所述双目摄像机的镜头不近 似平行时，则提醒用户尽量将临时参照物平行置于镜头前。
[0085]在本实施例中，所述检测单元501，还用于检测临时参照物是否处于镜头的中心范 围内；
[0086]当检测单元检测到临时参照物与镜头近似平行且处于镜头的中心范围内时则启 动所述测量单元201。
[0087]装置中的细节方案已在方法中描述，在此不再赘述。
[0088]本发明实施例还提供了 一种双目摄像机摄像机，所述双目摄像机包括上述的装置。
[0089]本发明的双目摄像机的标定方法、装置及双目摄像机，在不依赖于参照标定模板 的情况下，用户可自行选取临时参照物置于镜头，得出当前参数矩阵，实现快速的在线标 定。计算的当前参数矩阵可供三维重建计算使用，可保证在实际应用中如两个镜头的相对 位置发生变化时所得到的三维数据仍然准确，用户体验效果好。
[0090]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种双目摄像机的标定方法，其特征在于，所述方法包括:测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数； 根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临时参照物的形状所对应的临时阈值；启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像；从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作为强特征点；根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临时参照物在所述左右图像上的像素差；根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存储所述双目摄像机的当前参数矩阵。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤:接收在线标定命令；启动所述双目摄像机摄取当前背景色，根据当前背景色向用户提供临时参照物的参考选取颜色，该参考选取颜色与所述当前背景色相差大。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:当所述左右图像上没有超过所述临时阈值的特征点时，则降低所述临时阈值的值，直至U能提取出超过所述临时阈值的特征点为止。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括:检测临时参照物与所述双目摄像机的镜头是否近似平行；当近似平行时则执行所述测量用 户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数的步骤。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数的步骤具体为:测量用户置于镜头中心前的与当前背景色相差大且形状方正的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的长宽参数。
6.一种双目摄像机的标定装置，其特征在于，所述装置包括:测量单元，用于测量用户置于镜头前的临时参照物与镜头的距离、临时参照物的形状及尺寸参数；形状阈值对应单元，用于根据预先设置的形状与阈值的对应关系获取所述临时参照物的形状所对应的临时阈值；启动单元，用于启动所述双目摄像机拍摄所述临时参照物的左右图像；提取单元，用于从所述左右图像上分别提取出超过所述临时阈值的特征点，作为强特征点；左右图像匹配单元，用于根据所述强特征点进行左右图像匹配，以获取所述临时参照物在所述左右图像上的像素差；参数矩阵计算单元，用于根据所述像素差、所述距离及所述尺寸参数计算并存储所述双目摄像机的当前参数矩阵。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:接收单元，用于接收在线 标定命令；参考单元，用于启动所述双目摄像机摄取当前背景色，根据当前背景色向用户提供临时参照物的参考选取颜色，该参考选取颜色与所述当前背景色相差大。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:降低单元，用于当所述左右图像上没有超过所述临时阈值的特征点时，则降低所述临时阈值的值，直到能提取出超过所述临时阈值的特征点为止。
9.如权利要求6或7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括:检测单元，用于检测临时参照物与所述双目摄像机的镜头是否近似平行；当所述检测单元检测到参照物与所述双目摄像机的镜头近似平行时，则启动所述测量单元。
10.一种双目摄 像机摄像机，其特征在于，所述双目摄像机包括权利要求6所述的装置。
【文档编号】G06T7/00GK103606149SQ201310567989
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】程俊, 姜军, 陈裕华, 吴新宇, 肖谦 申请人:深圳先进技术研究院