一種遠心鏡頭的標定和矯正方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器視覺技術領域，具體涉及一種遠心鏡頭的標定和矯正方法。
【背景技術】
[0002]遠心鏡頭，主要是為糾正傳統(tǒng)工業(yè)鏡頭視差而設計，它可以在一定的物距范圍內(nèi)，使得到的圖像放大倍率不會變化，這對被測物不在同一物面上的情況是非常重要的應用，也是目前機器視覺領域廣泛應用的高精度尺寸測量的圖像采集鏡頭。遠心鏡頭由于其特有的平行光路設計，一直為對鏡頭畸變要求很高的機器視覺應用場合所青睞。盡管遠心鏡頭本身的畸變較普通工業(yè)鏡頭來講是非常微小的，但由于其本身加工工藝的限制以及目前機器視覺高精度測量的要求越來越高，其自身的微小畸變在硬件結構上已經(jīng)很難提高，而且很多情況下不能滿足實際的使用需求。所以，通過軟件算法來標定遠心鏡頭并修正畸變已經(jīng)是一個機器視覺高精度測量流程中必須的一個重要環(huán)節(jié)。
[0003]由于遠心鏡頭與傳統(tǒng)小孔成像原理的鏡頭成像原理有所不同，傳統(tǒng)的基于小孔成像原理的鏡頭標定算法并不適用于遠心鏡頭。因此，針對圓心鏡頭的標定和矯正需要新的算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種遠心鏡頭的標定和矯正方法，利用神經(jīng)網(wǎng)絡擬合模型，規(guī)避了小孔成像模型應用于遠心鏡頭標定與矯正中的弊端，規(guī)避了攝像機位姿的影響，實現(xiàn)了遠心鏡頭微小畸變的修正，并能應用于高精度的機器視覺測量。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0006]—種遠心鏡頭的標定和矯正方法，包括如下步驟:
[0007](1)、用遠心鏡頭拍攝棋盤格圖像；
[0008](2)、棋盤格圖像預處理；
[0009](3)、神經(jīng)網(wǎng)絡擬合；
[0010](4)、標定和修正畸變。
[0011]根據(jù)以上方案，所述步驟(1)包括如下具體步驟:
[0012](11)、將棋盤格垂直于遠心鏡頭平面置于遠心鏡頭有效距離處；
[0013](12)、控制連接遠心鏡頭的工業(yè)相機采集棋盤格圖片。
[0014]根據(jù)以上方案，所述步驟(2)包括如下具體步驟:
[0015](21)、利用角點檢測算法找出棋盤格圖像中的角點位置；
[0016](22)、將角點位置對應的世界坐標做Z字型排列；
[0017](23)、將角點位置對應的圖像坐標做Z字型排列。
[0018]根據(jù)以上方案，所述步驟(3)包括如下具體步驟:
[0019](31)、初始化神經(jīng)網(wǎng)絡；
[0020](32)、設定神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)；
[0021](33)、將角點圖像坐標以及世界坐標輸入網(wǎng)絡作為輸入端及輸出端；
[0022](34)、訓練網(wǎng)絡；
[0023](35)、得到圖像坐標與世界坐標的映射關系網(wǎng)絡。
[0024]根據(jù)以上方案，所述步驟(4)包括如下具體步驟:
[0025](41)、用同一攝像機鏡頭組合在同一位姿下獲取新圖像；
[0026](42)、利用步驟(3)中網(wǎng)絡對新圖像進行插值映射。
[0027]本發(fā)明的有益效果是:
[0028]與其他遠心鏡頭標定和矯正方法相比，本發(fā)明采用了神經(jīng)網(wǎng)絡擬合的標定策略，有效的擺脫了小孔成像相機模型的束縛，同時也提高了標定的準確性;另外本發(fā)明較傳統(tǒng)方法，做了對攝像機位姿的忽略改進，更有利于固定位姿的高精度測量。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖與實施例對本發(fā)明的技術方案進行說明。
[0031]本發(fā)明提供一種遠心鏡頭的標定和矯正方法，包括如下步驟(見圖1):
[0032](1)、用遠心鏡頭拍攝棋盤格圖像:
[0033](11)、將棋盤格垂直于遠心鏡頭平面置于遠心鏡頭有效距離處；
[0034](12)、控制連接遠心鏡頭的工業(yè)相機采集棋盤格圖片；
[0035](2)、棋盤格圖像預處理:
[0036](21)、利用角點檢測算法找出棋盤格圖像中的角點位置；
[0037](22)、將角點位置對應的世界坐標做Z字型排列；
[0038](23)、將角點位置對應的圖像坐標做Z字型排列；
[0039](3)、神經(jīng)網(wǎng)絡擬合:
[0040](31)、初始化神經(jīng)網(wǎng)絡；
[0041](32)、設定神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)；
[0042](33)、將角點圖像坐標以及世界坐標輸入網(wǎng)絡作為輸入端及輸出端；
[0043](34)、訓練網(wǎng)絡；
[0044](35)、得到圖像坐標與世界坐標的映射關系網(wǎng)絡；
[0045](4)、標定和修正畸變:
[0046](41)、用同一攝像機鏡頭組合在同一位姿下獲取新圖像；
[0047](42)、利用步驟(3)中網(wǎng)絡對新圖像進行插值映射。
[0048]以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術方案，盡管上述實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的相關技術人員應當理解:可以對本發(fā)明進行修改或者同等替換，但不脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改和局部替換均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種遠心鏡頭的標定和矯正方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)、用遠心鏡頭拍攝棋盤格圖像； (2)、棋盤格圖像預處理； (3)、神經(jīng)網(wǎng)絡擬合； (4)、標定和修正畸變。2.根據(jù)權利要求1所述的遠心鏡頭的標定和矯正方法，其特征在于，所述步驟(1)包括如下具體步驟: (11)、將棋盤格垂直于遠心鏡頭平面置于遠心鏡頭有效距離處； (12)、控制連接遠心鏡頭的工業(yè)相機采集棋盤格圖片。3.根據(jù)權利要求1所述的遠心鏡頭的標定和矯正方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下具體步驟: (21)、利用角點檢測算法找出棋盤格圖像中的角點位置； (22)、將角點位置對應的世界坐標做Z字型排列； (23)、將角點位置對應的圖像坐標做Z字型排列。4.根據(jù)權利要求1所述的遠心鏡頭的標定和矯正方法，其特征在于，所述步驟(3)包括如下具體步驟: (31)、初始化神經(jīng)網(wǎng)絡； (32)、設定神經(jīng)網(wǎng)絡參數(shù)； (33)、將角點圖像坐標以及世界坐標輸入網(wǎng)絡作為輸入端及輸出端； (34)、訓練網(wǎng)絡； (35)、得到圖像坐標與世界坐標的映射關系網(wǎng)絡。5.根據(jù)權利要求1所述的遠心鏡頭的標定和矯正方法，其特征在于，所述步驟(4)包括如下具體步驟: (41)、用同一攝像機鏡頭組合在同一位姿下獲取新圖像； (42)、利用步驟(3)中網(wǎng)絡對新圖像進行插值映射。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種遠心鏡頭的標定和矯正方法，包括如下步驟：用遠心鏡頭拍攝棋盤格圖像；棋盤格圖像預處理；神經(jīng)網(wǎng)絡擬合；標定和修正畸變。本發(fā)明利用神經(jīng)網(wǎng)絡擬合模型，規(guī)避了小孔成像模型應用于遠心鏡頭標定與矯正中的弊端，規(guī)避了攝像機位姿的影響，實現(xiàn)了遠心鏡頭微小畸變的修正，并能應用于高精度的機器視覺測量。
【IPC分類】G06T5/00, G06T7/00
【公開號】CN105488807
【申請?zhí)枴緾N201510997976
【發(fā)明人】傅之成, 邵卿, 李曉強, 趙洋洋
【申請人】傅之成
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月25日