本發(fā)明涉及視覺領(lǐng)域，尤其涉及一種雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法、雙目攝像機(jī)的標(biāo)定裝置及雙目攝像機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

雙目視覺系統(tǒng)利用兩個攝像機(jī)從不同角度對運動的拍攝目標(biāo)進(jìn)行圖像采集，并在三維空間中重建該拍攝目標(biāo)的三維信息，以實現(xiàn)檢測并跟蹤運動目標(biāo)。雙目攝像機(jī)的標(biāo)定是指獲取雙目攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和兩個攝像機(jī)之間的相對位置和姿態(tài)參數(shù)的過程，是雙目視覺系統(tǒng)中最基本和最重要的組成部分之一。

目前的雙目視覺系統(tǒng)大多采用張正友標(biāo)定法，其利用matlab工具箱標(biāo)定，需要在感測區(qū)域內(nèi)人為旋轉(zhuǎn)標(biāo)定板，選取處于不同空間平面的多張圖像，例如三張以上，并多次用半自動方式提取標(biāo)定板的棋盤格角點，再經(jīng)過計算取得攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)矩陣和畸變系數(shù)。但是，采用該標(biāo)定方法獲取的雙目攝像機(jī)的內(nèi)外參數(shù)矩陣和畸變系數(shù)與人為擺放標(biāo)定板的空間位置和選取的角點相關(guān)，不同工程實施人員標(biāo)定出的參數(shù)精度不一，不利于設(shè)備安裝標(biāo)定的普遍適用性原則。另外，matlab工具箱操作繁瑣，對施工人員專業(yè)性要求過高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有雙目攝像機(jī)的標(biāo)定操作復(fù)雜、普遍適用性低的缺陷，提供一種雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法、裝置及雙目攝像機(jī)系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供了一種雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法，包括：

將雙目攝像機(jī)安裝至設(shè)定位置；

放置平面標(biāo)定模板，所述平面標(biāo)定模板的參考標(biāo)定位置與拍攝目標(biāo)的參考位置重合；

調(diào)整所述雙目攝像機(jī)，使得所述雙目攝像機(jī)采集的所述平面標(biāo)定模板的標(biāo)定線與基準(zhǔn)標(biāo)定線重合；

在所述平面標(biāo)定模板上布置多個立體標(biāo)定塊；

基于所述平面標(biāo)定模板選取多個第一標(biāo)定點、和基于所述立體標(biāo)定塊選取多個具有三維坐標(biāo)的第二標(biāo)定點；以及

根據(jù)所述第一標(biāo)定點和所述第二標(biāo)定點計算并存儲所述雙目攝像機(jī)的標(biāo)定矩陣。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，所述放置平面標(biāo)定模板包括：所述雙目攝像機(jī)的連接中心點到所述平面標(biāo)定模板所在平面的垂直距離大于零；所述連接中心點在所述平面標(biāo)定模板所在平面的投影與所述參考位置不重合。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，所述雙目攝像機(jī)的連接中心點到所述平面標(biāo)定模板所在平面的垂直距離介于2.7米和3.3米之間；所述連接中心點在所述平面標(biāo)定模板所在平面的投影與所述參考位置之間的直線距離介于50厘米到120厘米之間。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，基于所述平面標(biāo)定模板分別針對所述雙目攝像機(jī)的左目攝像機(jī)和右目攝像機(jī)各選取2個第一標(biāo)定點，基于所述立體標(biāo)定塊分別針對所述左目攝像機(jī)和所述右目攝像機(jī)各選取12個第二標(biāo)定點。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，所述根據(jù)所述第一標(biāo)定點和所述第二標(biāo)定點計算并存儲所述雙目攝像機(jī)的標(biāo)定矩陣包括：基于所述第二標(biāo)定點的三維坐標(biāo)以及所述第二標(biāo)定點對應(yīng)的圖像點坐標(biāo)，采用線性算法獲取透視變換矩陣中的各個元素，以獲取所述標(biāo)定矩陣。

根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，所述方法還包括在所述根據(jù)所述第一標(biāo)定點和所述第二標(biāo)定點計算并存儲所述雙目攝像機(jī)的標(biāo)定矩陣之后，放置所述拍攝目標(biāo)于所述參考位置，檢測所述雙目攝像機(jī)是否能感測到所述拍攝目標(biāo)，若能則輸入并存儲所述拍攝目標(biāo)的信息模板。

本發(fā)明還提供了一種雙目攝像機(jī)的標(biāo)定裝置，包括平面標(biāo)定模板、多個立體標(biāo)定塊、調(diào)整單元、提取單元、以及計算存儲單元；其中，

所述平面標(biāo)定模板的參考標(biāo)定位置與拍攝目標(biāo)的參考位置重合；所述多個立體標(biāo)定塊布置于所述平面標(biāo)定模板之上；所述調(diào)整單元用于調(diào)整所述雙目攝像機(jī)，使得所述雙目攝像機(jī)采集的所述平面標(biāo)定模板的標(biāo)定線與基準(zhǔn)標(biāo)定線重合；所述提取單元用于基于所述平面標(biāo)定模板選取多個第一標(biāo)定點、和基于所述立體標(biāo)定塊選取多個具有三維坐標(biāo)的第二標(biāo)定點；以及所述計算存儲單元用于根據(jù)所述第一標(biāo)定點和所述第二標(biāo)定點計算并存儲所述雙目攝像機(jī)的標(biāo)定矩陣。

在根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定裝置中，所述多個立體標(biāo)定塊中的至少兩個的高度不同。

在根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定裝置中，所述平面標(biāo)定模板的表面包括間隔排布的多個黑色格子和多個白色格子；一個所述立體標(biāo)定塊位于一個所述黑色格子或一個所述白色格子之上。

在根據(jù)本發(fā)明實施例所述的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定裝置中，所述標(biāo)定裝置還包括檢測單元，用于檢測所述雙目攝像機(jī)是否能感測到放置于所述參考位置的所述拍攝目標(biāo)。

本發(fā)明又提供了一種雙目攝像機(jī)系統(tǒng)，包括雙目攝像機(jī)以及上述的任一所述的標(biāo)定裝置。

實施本發(fā)明具有以下有益效果：標(biāo)定過程中，多個已知空間幾何信息的立體標(biāo)定塊與常規(guī)的平面標(biāo)定模板相結(jié)合以獲取標(biāo)定信息，標(biāo)定過程中只需擺放一次立體標(biāo)定板即可完成標(biāo)定，無需在不同空間平面采集多張圖像，操作簡單，還可去除多次操作帶來的誤差，普遍適用性高。另，基于采集的立體標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)信息可獲得出標(biāo)定矩陣，計算過程簡單，對操作人員要求低，最終增加了視覺系統(tǒng)運行的魯棒性。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是依據(jù)本發(fā)明一實施例的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法的流程圖；

圖2是圖1中的雙目攝像機(jī)與平面標(biāo)定模板配合安裝的示意圖；

圖3是圖1中的平面標(biāo)定模板的示意圖；

圖4是圖1中的平面標(biāo)定模板與立體標(biāo)定塊配合布置的示意圖；

圖5是依據(jù)本發(fā)明另一實施例的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法，圖1示出了依據(jù)本發(fā)明一實施例的標(biāo)定方法的流程圖，其包括步驟：s100、將雙目攝像機(jī)安裝至設(shè)定位置；s200、放置平面標(biāo)定模板，平面標(biāo)定模板的參考標(biāo)定位置與拍攝目標(biāo)的參考位置重合；s300、調(diào)整雙目攝像機(jī)，使得雙目攝像機(jī)采集的平面標(biāo)定模板的標(biāo)定線與基準(zhǔn)標(biāo)定線重合；s400、在平面標(biāo)定模板上布置多個立體標(biāo)定塊；s500、基于平面標(biāo)定模板選取多個第一標(biāo)定點、和基于立體標(biāo)定塊選取多個具有三維坐標(biāo)的第二標(biāo)定點；以及s600、根據(jù)第一標(biāo)定點和第二標(biāo)定點計算并存儲雙目攝像機(jī)的標(biāo)定矩陣。

本發(fā)明的雙目攝像機(jī)的標(biāo)定方法中，多個已知空間幾何信息的立體標(biāo)定塊與常規(guī)的平面標(biāo)定模板相結(jié)合以獲取標(biāo)定信息，標(biāo)定過程中只需擺放一次立體標(biāo)定板即可完成標(biāo)定，無需在不同空間平面采集多張圖像，操作簡單，還可去除多次操作帶來的誤差，普遍適用性高。另，通過采集的立體標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)信息即可獲得出標(biāo)定矩陣，計算過程簡單，對操作人員要求低，且標(biāo)定結(jié)果應(yīng)用在高速目標(biāo)檢測上的冗余部分也可消除，最終增加了視覺系統(tǒng)運行的魯棒性。

具體地，在步驟s100中，參見圖2，按照預(yù)先設(shè)定的位置安裝雙目攝像機(jī)1，即右目攝像機(jī)11和左目攝像機(jī)12，并確保拍攝目標(biāo)在雙目攝像機(jī)1的拍攝感測區(qū)域內(nèi)，通常設(shè)置雙目攝像機(jī)1斜向拍攝感測區(qū)域。拍攝目標(biāo)通常為運動狀態(tài)，例如可以是運動的球類，一般可選擇球類目標(biāo)的擊球點作為拍攝目標(biāo)的參考位置，如球tee臺位置，箭頭a指示擊球方向。

步驟s200中，在放置平面標(biāo)定模板2的過程中，參見圖2，設(shè)置平面標(biāo)定模板2的參考標(biāo)定位置21與拍攝目標(biāo)的參考位置（即圖中的球tee）重合。進(jìn)一步地，還可設(shè)置雙目攝像機(jī)1的連接中心點13到平面標(biāo)定模板2所在平面的垂直距離l1大于零，連接中心點13在平面標(biāo)定模板2所在平面的投影130與參考位置不重合，兩者之間的直線距離l2大于零。例如，可設(shè)置距離l1介于2.7米和3.3米之間，距離l2介于50厘米到120厘米之間，優(yōu)選85厘米。通過l1和l2的設(shè)置，可有效避免擊球過程中人體遮擋的問題。

步驟s300中，調(diào)整雙目攝像機(jī)1，使得雙目攝像機(jī)1采集的平面標(biāo)定模板2的標(biāo)定線與基準(zhǔn)標(biāo)定線重合。具體參見圖3，其示出了依據(jù)本發(fā)明一具體實施方式的平面標(biāo)定模板2的示意圖，該平面標(biāo)定模板2為平面棋盤格模板，包括間隔排布的多個黑色格子22和多個白色格子23，例如可設(shè)置平面標(biāo)定模板2的長為80cm、寬為55cm，黑色格子22或白色格子23均為正方形，其邊長均為5cm。還可在平面標(biāo)定模板2上設(shè)置坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點設(shè)于平面標(biāo)定模板2所在平面內(nèi)，該平面的坐標(biāo)軸為x軸和y軸。平面標(biāo)定模板2包括標(biāo)定線，具體為左目標(biāo)定線24和右目標(biāo)定線25，調(diào)整雙目攝像機(jī)1，例如調(diào)整其角度，使得雙目攝像機(jī)1采集的左目標(biāo)定線24和右目標(biāo)定線25分別與各自預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)標(biāo)定線重合。

在步驟s400中，在平面標(biāo)定模板2上布置多個立體標(biāo)定塊。參照圖3中設(shè)置的坐標(biāo)系，如圖4所示，該立體標(biāo)定塊3為長方體結(jié)構(gòu)，底面設(shè)于平面標(biāo)定模板2上，即底面在xy平面內(nèi)，并垂直于平面標(biāo)定模板2，即立體標(biāo)定塊3的z方向的長度為其高。通常設(shè)置立體標(biāo)定塊3的底面面積與一個黑色格子22或一個白色格子23的面積相等，因此立體標(biāo)定塊3可恰好覆蓋一個格子。且，多個立體標(biāo)定塊3中，至少兩個立體標(biāo)定塊3的高度不相等。

在每個立體標(biāo)定塊3的頂面上，該頂面與底面相對，設(shè)有一個十字標(biāo)定線31，該十字標(biāo)定線31在圖3的xyz坐標(biāo)系中具有三維坐標(biāo)。例如，某個立體標(biāo)定塊3的十字標(biāo)定線31的交點的高度為35cm，水平方向距離坐標(biāo)原點的距離為22.5cm，垂直方向距離坐標(biāo)原點的距離為2.5cm，那么（2.5,22.5,35）即為該立體標(biāo)定塊的十字標(biāo)定線31的三維坐標(biāo)。

在布置立體標(biāo)定塊3過程中，還可按照預(yù)定的順序布置不同高度的立體標(biāo)定塊3。參見圖3，平面標(biāo)定模板2的多個格子中標(biāo)有數(shù)字，這些標(biāo)有數(shù)字的格子上將設(shè)置立體標(biāo)定塊3，這些數(shù)字代表了設(shè)置立體標(biāo)定塊3的順序以及類型。例如，“（11）3”格子表示此處放置的是第11個立體標(biāo)定塊3，且該立體標(biāo)定塊3的高度為3cm。以上僅用作舉例，并不是對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可基于本發(fā)明的教導(dǎo)，根據(jù)實際拍攝目標(biāo)，合理配置立體標(biāo)定塊3，例如合理布置不同高度的立體標(biāo)定塊3的擺放順序。

步驟s500中，在平面標(biāo)定模板2上選取多個第一標(biāo)定點，并在多個立體標(biāo)定塊3上選取多個具有三維坐標(biāo)的第二標(biāo)定點。仍采用圖3中示出的坐標(biāo)系，可在平面標(biāo)定模板2上選取多個點作為第一標(biāo)定點，其坐標(biāo)為二維坐標(biāo)（x,y）。參照圖4，可選取立體標(biāo)定塊3頂面的十字標(biāo)定線31的交點作為第二標(biāo)定點，其坐標(biāo)為三維坐標(biāo)（x,y,z）。

在本發(fā)明的一具體實施方式中，可在平面標(biāo)定模板2上針對雙目攝像機(jī)1的左目攝像機(jī)選取2個第一標(biāo)定點，針對右目攝像機(jī)選取2個第一標(biāo)定點；在多個立體標(biāo)定塊3上針對左目攝像機(jī)選取12個第二標(biāo)定點，在多個立體標(biāo)定塊3上針對右目攝像機(jī)選取12個第二標(biāo)定點。

步驟s600中，根據(jù)第一標(biāo)定點和第二標(biāo)定點計算并存儲雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定矩陣。具體可采用第一標(biāo)定點計算實際像素距離，即圖像中一個像素在實際場景中的真實長度?？苫诘诙?biāo)定點的三維坐標(biāo)以及第二標(biāo)定點對應(yīng)的圖像點坐標(biāo)，采用線性算法獲取透視變換矩陣中的各個元素，以獲取標(biāo)定矩陣。其中，第二標(biāo)定點的三維坐標(biāo)為其對應(yīng)的立體標(biāo)定塊3的十字標(biāo)定線31在圖3中示出的實際坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，例如上述一個立體標(biāo)定塊的三維坐標(biāo)（2.5,22.5,35）；而其對應(yīng)的圖像點坐標(biāo)則是該十字標(biāo)定線31的交點在xy平面內(nèi)的二維圖像坐標(biāo)的投影的坐標(biāo)值，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可通過現(xiàn)有的任意適合的方法獲得，此處不再贅述。

存儲獲取的標(biāo)定矩陣，在后續(xù)的標(biāo)定過程中，可再次讀取并加載該標(biāo)定矩陣進(jìn)行雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定，實現(xiàn)在不更換場地的情況下，只需一次標(biāo)定即可后續(xù)重復(fù)利用。

本發(fā)明還提供了另一種雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定方法，參見圖5，本標(biāo)定方法與上述圖1中的標(biāo)定方法的不同之處在于，該標(biāo)定方法在步驟s600之后還包括步驟s700，s700中，放置拍攝目標(biāo)于參考位置，檢測雙目攝像機(jī)1是否能感測到拍攝目標(biāo)，若能則輸入并存儲拍攝目標(biāo)的信息模板。例如，可將目標(biāo)球放置在擊打球tee臺位置，隨后檢測雙目攝像機(jī)1是否能感測到目標(biāo)球，以及感測區(qū)域是否異常，如是否存在額外的高反光物體、或者有多余球體，若無異常則存儲目標(biāo)球的面積、形狀等信息模板，目標(biāo)信息模板可于下次系統(tǒng)啟動時自動加載。

本發(fā)明提供了一種雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定裝置，參見圖2～4，該標(biāo)定裝置包括平面標(biāo)定模板2、多個立體標(biāo)定塊3、調(diào)整單元、提取單元、以及計算存儲單元。其中，平面標(biāo)定模板2的參考標(biāo)定位置21與拍攝目標(biāo)的參考位置重合；多個立體標(biāo)定塊3布置于平面標(biāo)定模板2之上；調(diào)整單元用于調(diào)整雙目攝像機(jī)1，使得雙目攝像機(jī)1采集的平面標(biāo)定模板2的標(biāo)定線與基準(zhǔn)標(biāo)定線重合；提取單元用于基于平面標(biāo)定模板2選取多個第一標(biāo)定點、和基于立體標(biāo)定塊3選取多個具有三維坐標(biāo)的第二標(biāo)定點；以及計算存儲單元用于根據(jù)第一標(biāo)定點和第二標(biāo)定點計算并存儲雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定矩陣。

在該雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定裝置中，參見圖3，平面標(biāo)定模板2為平面棋盤格模板，包括間隔排布的多個黑色格子22和多個白色格子23，例如可設(shè)置平面標(biāo)定模板2的長為80cm、寬為55cm，黑色格子22或白色格子23均為正方形，其邊長均為5cm。還可在平面標(biāo)定模板2上設(shè)置坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點設(shè)于平面標(biāo)定模板2所在平面內(nèi)，該平面的坐標(biāo)軸為x軸和y軸。

如圖4所示，立體標(biāo)定塊3為長方體結(jié)構(gòu)，底面設(shè)于平面標(biāo)定模板2上，即底面在xy平面內(nèi)，并垂直于平面標(biāo)定模板2，即立體標(biāo)定塊3的z方向的長度為其高。通常設(shè)置立體標(biāo)定塊3的底面面積與一個黑色格子22或一個白色格子23的面積相等，因此立體標(biāo)定塊3可恰好覆蓋一個格子。且，多個立體標(biāo)定塊3中，至少兩個立體標(biāo)定塊3的高度不相等。

在每個立體標(biāo)定塊3的頂面上，該頂面與底面相對，設(shè)有一個十字標(biāo)定線，該十字標(biāo)定線在xyz坐標(biāo)系中具有三維坐標(biāo)。例如，某個標(biāo)定塊的十字標(biāo)定線的交點的高度為35cm，水平方向距離坐標(biāo)原點的距離為22.5cm，垂直方向距離坐標(biāo)原點的距離為2.5cm，那么（2.5,22.5,35）就是該標(biāo)定塊的十字標(biāo)定線的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明還提供了另一種雙目攝像機(jī)1的標(biāo)定裝置，與上述標(biāo)定裝置的不同之處在于，該標(biāo)定裝置還包括檢測單元，用于檢測雙目攝像機(jī)1是否能感測到放置于參考位置的拍攝目標(biāo)。

本發(fā)明中任意標(biāo)定裝置的細(xì)節(jié)方案已在上述標(biāo)定方法中描述，可部分或全部引用，在此不再贅述。

本發(fā)明還提供了一種雙目攝像機(jī)系統(tǒng)，包括雙目攝像機(jī)、以及包括上述的任意一種標(biāo)定裝置。

可以理解的，以上實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制；應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，可以對上述技術(shù)特點進(jìn)行自由組合，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍；因此，凡跟本發(fā)明權(quán)利要求范圍所做的等同變換與修飾，均應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的涵蓋范圍。