鱼眼相机的标定方法及其标定系统和标板
专利汇可以提供鱼眼相机的标定方法及其标定系统和标板专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一鱼眼相机的标定方法及其标定系统和标板，在标定方法中，鱼眼相机拍摄圆柱形立体标板的特征图案并提取特征点，然后调用非线性优化 算法 ，输入特征点坐标，并基于标定用数学模型得到鱼眼相机的参数。特征图案基于将斑点图案基于鱼眼投影原理而得到，并被设置于圆柱面，该方法只需要对标板成像较少的次数如可以少至一次，即可计算得到鱼眼相机的内参数，从而用于校正鱼眼相机的畸变。，下面是鱼眼相机的标定方法及其标定系统和标板专利的具体信息内容。
1.一鱼眼相机的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)鱼眼相机拍摄柱形立体标板的特征图案；
(B)连接至所述鱼眼相机的标定主机采集所述特征图案的图像并提取特征点；
(C)调用非线性优化算法，输入所述特征点坐标，并基于标定用数学模型得到所述鱼眼相机的参数；以及
(D)制作所述标板，其中所述步骤(D)进一步包括步骤：
(D.1)制作具有所述特征图案的圆柱面，其中所述步骤(D.1)进一步包括步骤：
(D.1.1)提供一投影前的斑点图案，其具有多个斑点，所述斑点以同心圆为一组，分别一层一层往外延伸，同时所述斑点又以同一径向为一组，并从所述同心圆的圆心放射状延伸，各径向所形成的直线之间具有相等夹角；
(D.1.2)将所述斑点图案基于鱼眼相机投影原理和所述圆柱面的形状和尺寸进行投影，得到所述特征图案的样式；以及
(D.1.3)将所述特征图案印刷或粘贴于所述圆柱面；和
(D.2)通过所述圆柱面制作所述标板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤(D.2)中，所述圆柱面卷成筒状从而制作圆柱形的所述标板。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述步骤(D.2)中，进一步地包括步骤：将具有所述特征图案的所述圆柱面贴合于圆柱形的标板主体从而得到所述标板。
4.根据权利要求1至3中任一所述的方法，其中在上述方法中的步骤(D)中，还包括非线性畸变的估计方法:
(i)当所述标板绕着所述鱼眼相机的光轴旋转时，且其对着光轴的面始终对着光轴，则该所述标板的所有像点的相对位置不变，即畸变为0；以及
(ii)当所述标板沿着所述鱼眼相机的光轴平移时，其几何中心的偏移情况用下式估计：
上式中，e为畸变量，Rw为所述标板的半径，f为所述鱼眼相机的焦距，Z2为特征点的高度，δz为沿着光轴的平移量，△r为畸变前斑点半径，△r1为畸变后斑点半径。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述步骤(C)中进一步地包括如下的所述数学模型，当世界坐标系的Z轴与所述鱼眼相机的光轴重合时，根据所实施的等距鱼眼相机的投影原理，加上坐标变换，可得数学模型为：
其中，u，v是像空间坐标，Xw,Yw,Zw是世界坐标，x，y，X，Y，Z为中间变量，f为焦距，u0,v0为光轴在像空间的坐标，cy为y轴相对x轴的缩放系数，t为世界坐标系沿着光轴的平移量，θ为世界坐标绕着光轴的旋转角，f，u0,v0和cy构成标定所需辨识的参数，而t，θ为需额外辨识的参数。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述步骤(B)和所述步骤(C)之间还包括将所述标板的中轴对准于所述鱼眼相机的光轴的对准步骤(E)，其包括步骤：
(E.1)提取n个所述特征点并按同心圆分组，设定一共具有k组，将每组内的所述特征点的坐标求平均，得该组的中心坐标 并与所述鱼眼相机的光轴进行判断是否重合；以及
(E.2)通过移动所述鱼眼相机或移动所述标板调整所述鱼眼相机与所述标板的相对位置。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在所述步骤(E.1)中所使用的判别依据是：
当ex,ey均小于设定值时，完成对准。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述步骤(E.2)中，进一步地包括步骤：
(E.2.1)按照 的方向平移所述鱼眼相机；以及
(E.2.2)调整所述鱼眼相机的角度，调整角度时， 会离开 通过平移来使圆柱形标板的中轴对准到与所述鱼眼相机的光轴重新重合。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括步骤：将所述鱼眼相机固定于一固定板，通过移动所述固定板调整所述鱼眼相机的位置。
10.根据权利要求8所述的方法，其中在完成对准后，将所述特征点坐标[xi,yi]，i＝{1,...,n}，加上等距投影的数学模型，带入所述非线性优化算法，即得所述数学模型的参数。
11.根据权利要求3所述的方法，所述标板制作过程进一步地包括如下步骤：
(1)测量标板直径d，计算其周长；
(2)打印所述特征图案，使其宽W等于所述圆柱形的标板主体的周长，然后粘贴所述特征图案于所述标板主体而形成所述标板。
12.根据权利要求1至3中任一所述的方法，在所述步骤(B)中，获取的图像灰度处理并且根据设定的灰度阈值得到二值化图像，从而得到所述特征点的图像数据。
13.根据权利要求9所述的方法，其中在调整所述鱼眼相机的步骤中，进一步地包括步骤：
在所述标定主机的显示器显示对应所述特征点的中心坐标的测试点，所述测试点呈现大致U形线条；按照“动点”指向“不动点”的方向平移所述固定板；所显示的所述U形线条的底部指向所述固定板的一处边缘时将该处边缘往后拉。
14.一鱼眼相机，其特征在于，采用一标定方法标定得到，其中所述标定方法包括如下步骤：
(A)鱼眼相机拍摄柱形立体标板的特征图案；
(B)连接至所述鱼眼相机的标定主机采集所述特征图案的图像并提取特征点；
(C)调用非线性优化算法，输入所述特征点坐标，并基于标定用数学模型得到所述鱼眼相机的参数；以及
(D)制作所述标板，其中所述步骤(D)进一步包括步骤：
(D.1)制作具有所述特征图案的圆柱面，其中所述步骤(D.1)进一步包括步骤：
(D.1.1)提供一投影前的斑点图案，其具有多个斑点，所述斑点以同心圆为一组，分别一层一层往外延伸，同时所述斑点又以同一径向为一组，并从所述同心圆的圆心放射状延伸，各径向所形成的直线之间具有相等夹角；
(D.1.2)将所述斑点图案基于鱼眼相机投影原理和所述圆柱面的形状和尺寸进行投影，得到所述特征图案的样式；以及
(D.1.3)将所述特征图案印刷或粘贴于所述圆柱面；和
(D.2)通过所述圆柱面制作所述标板。
15.根据权利要求14所述的鱼眼相机，其中在所述步骤(D.2)中，所述圆柱面卷成筒状从而制作圆柱形的所述标板。
16.根据权利要求15所述的鱼眼相机，其中在所述步骤(D.2)中，进一步地包括步骤：将具有所述特征图案的所述圆柱面贴合于圆柱形的标板主体从而得到所述标板。
17.根据权利要求15或16所述的鱼眼相机，其中在上述方法中的步骤(D)中，还包括非线性畸变的估计方法:
(i)当所述标板绕着所述鱼眼相机的光轴旋转时，且其对着光轴的面始终对着光轴，则该所述标板的所有像点的相对位置不变，即畸变为0；以及
(ii)当所述标板沿着所述鱼眼相机的光轴平移时，其几何中心的偏移情况用下式估计：
上式中，e为畸变量，Rw为所述标板的半径，f为所述鱼眼相机的焦距，Z2为特征点的高度，δz为沿着光轴的平移量，△r为畸变前斑点半径，△r1为畸变后斑点半径。
18.根据权利要求17所述的鱼眼相机，其中所述步骤(C)中进一步地包括如下的所述数学模型，当世界坐标系的Z轴与所述鱼眼相机的光轴重合时，根据所实施的等距鱼眼相机的投影原理，加上坐标变换，可得数学模型为：
其中，u，v是像空间坐标，Xw,Yw,Zw是世界坐标，x，y，X，Y，Z为中间变量，f为焦距，u0,v0为光轴在像空间的坐标，cy为y轴相对x轴的缩放系数，t为世界坐标系沿着光轴的平移量，θ为世界坐标绕着光轴的旋转角，f，u0,v0和cy构成标定所需辨识的参数，而t，θ为需额外辨识的参数。
19.根据权利要求18所述的鱼眼相机，其中所述步骤(B)和所述步骤(C)之间还包括将所述标板的中轴对准于所述鱼眼相机的光轴的对准步骤(E)，其包括步骤：
(E.1)提取n个所述特征点并按同心圆分组，设定一共具有k组，将每组内的所述特征点的坐标求平均，得该组的中心坐标 并与所述鱼眼相机的光轴进行判断是否重合；以及
(E.2)通过移动所述鱼眼相机或移动所述标板调整所述鱼眼相机与所述标板的相对位置。
20.根据权利要求19所述的鱼眼相机，其中在所述步骤(E.1)中所使用的判别依据是：
当ex,ey均小于设定值时，完成对准。
21.根据权利要求20所述的鱼眼相机，其中在所述步骤(E.2)中，进一步地包括步骤：
(E.2.1)按照 的方向平移所述鱼眼相机；以及
(E.2.2)调整所述鱼眼相机的角度，调整角度时， 会离开 通过平移来使圆柱形标板的中轴对准到与所述鱼眼相机的光轴重新重合。
22.根据权利要求21所述的鱼眼相机，还包括步骤：将所述鱼眼相机固定于一固定板，通过移动所述固定板调整所述鱼眼相机的位置。
23.根据权利要求21所述的鱼眼相机，其中在完成对准后，将所述特征点坐标[xi,yi]，i＝{1,...,n}，加上等距投影的数学模型，带入所述非线性优化算法，即得所述数学模型的参数。
24.根据权利要求17所述的鱼眼相机，所述标板制作过程进一步地包括如下步骤：
(1)测量标板直径d，计算其周长；
(2)打印所述特征图案，使其宽W等于所述圆柱形的标板主体的周长，然后粘贴所述特征图案于所述标板主体而形成所述标板。
25.根据权利要求14至16中任一所述的鱼眼相机，在所述步骤(B)中，获取的图像灰度处理并且根据设定的灰度阈值得到二值化图像，从而得到所述特征点的图像数据。
26.根据权利要求22所述的鱼眼相机，其中在调整所述鱼眼相机的步骤中，进一步地包括步骤：
在所述标定主机的显示器显示对应所述特征点的中心坐标的测试点，所述测试点呈现大致U形线条；按照“动点”指向“不动点”的方向平移所述固定板；所显示的所述U形线条的底部指向所述固定板的一处边缘时将该处边缘往后拉。
27.一鱼眼相机的标定系统，其特征在于，包括：
一圆柱形标板；以及
一标定主机，待标定的一鱼眼眼机连接于所述标定主机，并且与所述标板的位置对应从而便于拍摄所述标板，获取图像数据并代入一数学模型得到所述鱼眼相机的相关参数；
其中所述标板包括一圆柱形标板主体和设置于所述圆柱形标板主体的具有一特征图案的圆柱面；
其中所述特征图案的样式与一斑点图案有如下对应的关系：
所述斑点图案具有多个斑点，所述斑点以同心圆为一组，分别一层一层往外延伸，同时所述斑点又以同一径向为一组，并从所述同心圆的圆心放射状延伸，各径向所形成的直线之间具有相等夹角，并且所述斑点图案基于鱼眼相机投影原理和所述圆柱面的形状和尺寸进行投影，得到对应的所述特征图案的样式。
28.根据权利要求27所述的标定系统，其中具有所述特征图案的所述圆柱面粘贴于或通过固定元件固定于圆柱形的所述标板主体。
29.根据权利要求27或28所述的标定系统，还包括一固定板，其中所述鱼眼相机安装于所述固定板，以通过所述固定板调整所述鱼眼相机的位置。
30.一标板，以用于一鱼眼相机的标定，其特征在于，所述标板具有一特征图案，所述特征图案具有多个特征点，所述特征点沿着深度方向和沿着环绕的方向布置；
其中所述标板是一圆柱形标板，所述特征图案设置于一圆柱面，其中所述特征图案的样式与一斑点图案有如下对应的关系：
所述斑点图案具有多个斑点，所述斑点以同心圆为一组，分别一层一层往外延伸，同时所述斑点又以同一径向为一组，并从所述同心圆的圆心放射状延伸，各径向所形成的直线之间具有相等夹角，并且所述斑点图案基于鱼眼相机投影原理和所述圆柱面的形状和尺寸进行投影，得到对应的所述特征图案的样式。
31.根据权利要求30所述的标板，其中所述特征图案通过打印或粘贴于所述圆柱面。
32.根据权利要求31所述的标板，其中所述标板包括一圆柱形的标板主体，其中具有所述特征图案的所述圆柱面粘贴或或通过固定元件固定于所述标板主体。
鱼眼相机的标定方法及其标定系统和标板
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
所示。c为某一比较大的常数，用于放大显示 的不重合度。图6提供了完整的反馈信息，以用于调整所述鱼眼相机20与所述标板10的相对位置。在图6中，其显示了在所述标定主机
30的所述显示器31显示的测试图案50，其包括多个测试点51，每个所述测试点51基于上述按同心圆分组并将每组内的所述特征点121的坐标求平均，得至该组的中心坐标而得到。例如在本发明的这个示例中，其具有10个所述测试点51，并且排列成大致U形形状，并且具有凹口52。
对准。完成对准后，可将特征点坐标[xi,yi]，i＝{1,...,n}，加上所述等距投影的数学模型，带入某一非线性优化算法，既得模型的参数。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种耕地现场边云协同的三维重建方法 | 2020-05-08 | 452 |
| 一种列车触摸屏控制器 | 2020-05-11 | 642 |
| 机器人系统、机器人的校准治具、机器人的校准方法 | 2020-05-08 | 795 |
| 用于修改立体声信号的立体声像的音频信号处理装置和方法 | 2020-05-11 | 12 |
| 一种基于人工智能的服务器巡检方法及系统 | 2020-05-08 | 862 |
| 一种带手势控制视觉检测功能的油烟机及降噪方法 | 2020-05-11 | 808 |
| 相机标定系统以及方法 | 2020-05-08 | 186 |
| 一种自动调节空调制冷量、制热量的方法及空调 | 2020-05-08 | 633 |
| 一种放射治疗系统 | 2020-05-08 | 713 |
| 成像光学膜及装饰膜 | 2020-05-08 | 1019 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
