相机可调节标定系统
专利汇可以提供相机可调节标定系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了相机自动标定系统，在 机器人 视觉导航、视觉SLAM、 人脸识别 等领域有很大应用意义。此系统由 硬件 和 算法 组成，硬件上，有两 块 可调节高度的上下平行的玻璃板组成，上层玻璃板中间 位置 有一张棋盘格标定图。算法上，基于张正友标定算法做相机模型参数标定。经试验结果表明，该系统可实现快速准确的对多场景多视 角 相机进行标定。，下面是相机可调节标定系统专利的具体信息内容。
1.相机可调节标定系统，本标定系统包括上玻璃板，下玻璃板，四根长螺丝柱，螺丝，标定纸；首先把标定纸均匀贴在上玻璃板中间位置；其次把上下玻璃板四边对应打螺纹孔，用四根长螺丝柱把下玻璃板固定，螺丝加固；最后把上玻璃板插入长螺柱中，有标定纸的朝下，调整好高度之后用螺丝固定；如果要调整高度，只需把螺丝拧松，调整上玻璃板既可满足；若只需要标定板，则把上玻璃板调节成最大高度取出即可；
相机可调节标定系统分为两部分，第一部分为物理结构部分，物理结构组成为：此物理结构分为两层，上下两层均为厚玻璃板；上层玻璃板中间位置均匀的贴有标准规格的标定纸，两层玻璃板四个角打有螺丝孔，用长螺丝钉把两个玻璃板连接在一块，螺丝固定；下层玻璃板固定，上层玻璃板调节，实现高度调节的物理标定系统，仅需要调节上层玻璃板的上下位置就调节物理标定系统的高度，从而适应各种不同FOV的相机，把上层玻璃板取下来作为一个单独的标定板使用；在每一次调节完上层玻璃板的高度时需要微调从而保持上层玻璃板和下层玻璃板平行；
第二部分为算法部分，根据摄像机模型，设三维世界坐标的点为X＝[X,Y,Z,1]T，二维相机平面像素坐标为m＝[u,v,1]T，X,Y,Z为三维世界坐标系的X轴、Y轴、Z轴坐标，为方便计算，写成齐次坐标的形式；为三维世界坐标点X在图像中的投影像素坐标，为方便计算，写成齐次坐标的形式[u,v,1]，所以标定棋盘格平面到图像平面的单应性关系为：
sm＝K[R,t]X
得到棋盘格中的世界坐标点X经过相机投影后在图像坐标的像素坐标m；
其中s为尺度因子，K为摄像机内参数，R为旋转矩阵，t为平移向量；R为3*3矩阵，t为3*1矩阵，[R,t]为3*4矩阵，乘以X的4*1矩阵得到3*1的矩阵；m也是3*1矩阵，所以换算成齐次坐标的第二个目的是统一成相同的数据格式；R为3*3矩阵为方便计算可以写成[r1,r2,r3]，r1、r2、r3都为3*1矩阵；
对于齐次坐标而言，s不会改变齐次坐标值；张氏标定法中，假设世界坐标系在棋盘格平面上，所以Z＝0，得
把K[r1 r2 t]叫做单应性矩阵H，H是一个齐次矩阵，第九个元素为1，设H为[h1 h2 h3]；H有8个未知数，所以至少需要四个对应点，就算出世界平面到图像平面的单应性矩阵H；[X,Y,1]T为模板平面上点的齐次坐标，[u v 1]T为模板平面上点投影到图象平面上对应点的齐次坐标，[r1 r2 r3]和t分别是摄像机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量；
根据旋转矩阵的性质r1Tr2＝0和||r1||＝||r2||＝1，对于每副图像，得到约束条件：
根据矩阵知识，当所取图像数目大于等于3时含有5个未知的内参数的矩阵K被唯一求解；解出内参矩阵的K之后，根据内外参的对应关系可以解出外参R、t；
参数优化：
当初始参数已经解出后，每张图像的控制点根据求解的参数还原回出三维世界坐标，再通过建立非线性最小化模型优化解得值与真实值的差异，也即：
利用这个模型结合LM优化算法，就可以得到最优化的参数；
畸变处理：
相机都会存在一定程度的径向畸，所以还需去畸变
设(u,v)为理想的像素坐标， 为实际的像素坐标；对应地，(x,y)和 为理想和实际的图像坐标；于是有：
其中k1与k2为径向畸变系数；对于中心点畸变同样适用；然后由
和 我们得到下式：
已知n副图的m个点，通过最小二乘法求解这个线性方程组的解；一旦k1、k2得到后，利用上式替代通过处理式极大似然公式中的 来优化其他参数；通过反复替换这两个过程，直到满意为止；
除此之外，求解出的畸变系数还能够通过极大似然估计来优化，其公式为：
相机可调节标定系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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