一種平行雙攝像頭立體標定的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種攝像頭的立體標定方法，尤其設及一種平行雙攝像頭立體標定的 方法。
【背景技術】
[0002] 相機標定是計算機視覺中的基本問題之一，包括計算相機內外參數，在物體尺寸 測量、=維重建、物體識別、機器人導航等領域有著重要應用。常用的相機標定算法有Tsai 的兩步標定法和張氏標定法。其中張氏標定法(請參見文獻:Zhengyou Zhang:A Flexible New Technique for Camera Calibration. IEEE Trans . Pattern Anal.Mach.Intell. (ΡΑΜΙ) ,22(11) :1330-1334,2000.)利用平面標定板提供了一種夷活的、化成本的相機參數 計算方法，該方法利用在不同姿態(tài)下拍攝的棋盤格圖像并獲取圖像中棋盤格角點的亞像素 坐標及已知的棋盤格物理坐標，根據相機成像模型建立相機的標定算法。
[0003] 另一方面，3D圖像由于其獨特的立體顯示效果而越來越受到大眾的歡迎。現(xiàn)有的 立體拍攝(也稱3D拍攝)包括平行式立體拍攝、垂直式立體拍攝、單機雙鏡頭的立體拍攝W 及快口式立體拍攝。其中平行式立體拍攝3D圖像的原理為：利用拍攝得到的左右視差圖像 進行3D圖像的合成。然而，由于左圖像、右圖像在內容上無法重疊而產生重影，并且在固定 左右攝像頭的相對位置時，由于位置的誤差而使得左圖像、右圖像在內容上存在豎直方向 上的偏移，導致合成圖像的3D顯示效果較差。因此在合成3D圖像前需要確定左右圖像的移 位模式，將左右圖像對齊。
[0004] 現(xiàn)有的立體拍攝裝置中立體標定和立體圖像的合成是分兩步獨立的進行，而沒有 將立體標定與立體圖像合成有效結合起來，降低了執(zhí)行效率。

【發(fā)明內容】

[000引有鑒于此，確有必要提供一種平行雙攝像頭立體標定的方法。該方法既可實現(xiàn)立 體標定又可實現(xiàn)3D圖像的有效合成。
[0006] 本發(fā)明提供一種平行雙攝像頭立體標定的方法，包含了確定由該拍攝裝置所攝左 右圖像在合成3D圖像時的移位模式的過程，其包括W下步驟：
[0007] (1)提供一標定場景和一可在預設角度下旋轉的棋盤格標定板，該棋盤格標定板 設于該標定場景的中間，將棋盤格標定板的四個角的黑色方格作為覆蓋區(qū)域，并用與標定 場景W及棋盤格標定板不同的顏色將該覆蓋區(qū)域加 W覆蓋；
[0008] (2)將該棋盤格標定板設置成多個不同的角度，并采用一包括左攝像頭和右攝像 頭的拍攝裝置對該棋盤格標定板進行拍攝得到該棋盤格標定板在不同角度下的多組左圖 像和右圖像，其中所述左攝像頭與右攝像頭的位置相對固定，將該棋盤格標定板設置與所 述拍攝裝置平行時所拍攝的圖像定義為左樣圖和右樣圖；
[0009] (3) W每組左圖像及右圖像為單位，分別對每幅圖像中的四個覆蓋區(qū)域進行檢測 并處理得到四個四邊形區(qū)域；
[0010] (4) w每組左圖像及右圖像為單位，通過分別定位每幅圖像中四個覆蓋區(qū)域對應 的四邊形區(qū)域，獲取當前圖像內角點檢測區(qū)域的四個頂點的坐標，而得到所有組左右圖像 的角點檢測區(qū)域;W及
[0011] (5)通過左樣圖及右樣圖中角點檢測區(qū)域的四個頂點的坐標獲得由該拍攝裝置所 攝左右圖像合成3D圖像時的移位模式，并利用所有組左右圖像在角點檢測區(qū)域內的角點檢 測結果對左攝像頭和右攝像頭各自的內參和相互之間的外參進行標定。
[0012] 與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明提供的平行雙攝像頭立體標定的方法具有W下優(yōu)點：
[0013] 第一，通過對所述棋盤格標定板指定四個覆蓋區(qū)域，然后對四個覆蓋區(qū)域進行檢 測和定位，從而實現(xiàn)對角點檢測區(qū)域的快速定位，進而對左攝像頭和右攝像頭各自的內參 和相互之間的外參進行標定。相對于一般的自動角點檢測算法來說，該方法減小了捜索范 圍，同時提高了角點檢測的準確性;相對于人為確定棋盤的角點檢測區(qū)域的方法來說，省去 了人工干預的部分，提高了自動化程度，便于實際生產中的應用。
[0014] 第二，同時在標定的過程中，通過該角點檢測區(qū)域的四個頂點在第一組左樣圖及 右樣圖中的坐標獲得對齊左圖像和右圖像的移位模式。在后續(xù)的拍攝過程中該拍攝裝置拍 攝得到的左圖像W及右圖像可按照該移位模式進行移位而實現(xiàn)自動對齊。該對齊后的左圖 像及右圖像可直接合成3D圖像，在立體顯示設備上顯示，有效解決了左圖像、右圖像在合成 3D圖像時由于沒有對齊而產生的重影問題。
[0015] 該方法既可實現(xiàn)立體標定又可實現(xiàn)3D圖像的有效合成，提高了兩者的執(zhí)行效率。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明平行雙攝像頭立體標定的方法的流程圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實施例中拍攝得到的左樣圖。
[0018] 圖3為對圖2中的覆蓋區(qū)域進行檢測并處理得到的四邊形區(qū)域。
[0019] 圖4為本實施例的所述角點檢測區(qū)域。
[0020] 圖5為本實施例所拍攝的13組左右圖像，圖5(a)為所有左圖像，圖5(b)為所有右圖 像，相應位置的左右圖像即為一組。
[0021 ]如下具體實施例將結合上述附圖進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0022] W下將對本發(fā)明提供的平行雙攝像頭立體標定的方法作進一步說明。
[0023] 請參閱圖1，為本發(fā)明提供一種平行雙攝像頭立體標定的方法。該方法包括W下步 驟：
[0024] S1，提供一標定場景和一可在預設角度下旋轉的棋盤格標定板，該棋盤格標定板 設于該標定場景的中間，將棋盤格標定板的四個角的黑色方格作為覆蓋區(qū)域，并用與標定 場景W及棋盤格標定板不同的顏色將該覆蓋區(qū)域加 W覆蓋；
[0025] S2,將該棋盤格標定板設置成多個不同的角度，并采用一包括左攝像頭和右攝像 頭的拍攝裝置對該棋盤格標定板進行拍攝得到該棋盤格標定板在不同角度下的多組左圖 像和右圖像，其中所述左攝像頭與右攝像頭的位置相對固定，將該棋盤格標定板設置與所 述拍攝裝置平行時所拍攝的圖像定義為左樣圖和右樣圖；
[0026] S3, W每組左圖像及右圖像為單位，分別對每幅圖像中的四個覆蓋區(qū)域進行檢測 并處理得到四個四邊形區(qū)域；
[0027] S4，W每組左圖像及右圖像為單位，通過分別定位每幅圖像中四個覆蓋區(qū)域對應 的四邊形區(qū)域，獲取當前圖像內角點檢測區(qū)域的四個頂點的坐標，而得到所有組左右圖像 的角點檢測區(qū)域；
[0028] S5,通過左樣圖及右樣圖中角點檢測區(qū)域的四個頂點的坐標獲得由該拍攝裝置所 攝左右圖像合成3D圖像時的移位模式，并利用所有組左右圖像在角點檢測區(qū)域內的角點檢 測結果對左攝像頭和右攝像頭各自的內參和相互之間的外參進行標定。
[0029] 在步驟S1中，所述標定場景不限，只要在顏色上與該棋盤格標定板及覆蓋區(qū)域能 相區(qū)別即可。優(yōu)選的，該標定場景越簡單越好。該棋盤格標定板安裝于一支架。該支架可在 預設角度下旋轉，從而可將棋盤格標定板設置成多個不同的角度，而可拍攝該棋盤格標定 板在不同角度下的多組左右圖像用于標定。優(yōu)選的，為保證檢測效果，所述覆蓋區(qū)域的顏色 與棋盤格的顏色及標定場景的顏色差別越大越好。
[0030] 本實施例中，所述棋盤格標定板由黑白相間的方格構成，將棋盤格標定板的四個 角上的單個黑色方格作為覆蓋區(qū)域，將與棋盤格方格面積相同的紅色紙片覆蓋于該覆蓋區(qū) 域。
[0031] 在步驟S2中，首先將該棋盤格標定板設置與所述拍攝裝置平行時，拍攝第一組左 圖像和右圖像。此時，該左攝像頭和右攝像頭的中屯、與該棋盤格標定板的中屯、對準。該拍攝 裝置采用平行式立體拍攝的方式進行拍攝。然后將所述棋盤格標定板旋轉，再拍攝多組不 同角度下的左圖像和右圖像。
[0032] 本實施例中，將該拍攝設備置于該標定場景前的固定位置，先將該棋盤格標定板 設置與所述拍攝裝置平行時，拍攝第一組左圖像和右圖像，然后通過支架在預設角度下自 動旋轉，完成一共13組不同視角下該棋盤格標定板的拍攝(如圖5)，圖2為第一組圖像中的 左樣圖。
[0033] 在步驟S3中，W每組左圖像及右圖像為單位，分別對每幅圖像中的四個覆蓋區(qū)域 進行檢測并處理得到四個四邊形區(qū)域具體為:對當前圖像，通過對圖像內該具有特定顏色 的四個覆蓋區(qū)域進行檢測，并輔W去除雜質W及空桐填充等圖像處理手段而得到只包含四 個四邊形區(qū)域的二值圖。需要說明的是，由于視角的原因，矩形的覆蓋區(qū)域在左樣圖W及右 樣圖上的形狀并非標準的矩形，而是一般的四邊形。
[0034] 本實施例中，請參閱圖3,對左樣圖四個覆蓋區(qū)域分別進行檢測并處理得到四個四 邊形區(qū)域。
[0035] 在步驟S4中，通過分別定位每幅圖像中四個覆蓋區(qū)域對應的四邊形區(qū)域，獲取當 前圖像內角點檢測區(qū)域的四個頂點的坐標，而得到所有組左右圖像的角點檢測區(qū)域，具體 包括W下步驟：
[0036] S41，對該二值圖進行連通區(qū)域統(tǒng)計，分別定位每個連通區(qū)域的位置；
[0037] S42,根據該四個四邊形連通區(qū)域所處的位置關系，在每一四邊形區(qū)域選擇相應的 頂點作為角點檢測區(qū)域的頂點，使得該角點檢測區(qū)域不包含該四個四邊形區(qū)域且該角點檢 測區(qū)域為棋盤格標定板上的一個矩形區(qū)域。
[0038] 本實施例中，根據四個連通區(qū)域所處的位置關系，對四邊形區(qū)域從左上角起按照 順時針方向進行1~4的標號，分別定位1號和2號四邊形