本發(fā)明涉及一種標(biāo)定板，尤其是一種自動化標(biāo)定板及自動化標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

標(biāo)定過程就是已知標(biāo)定控制點的世界坐標(biāo)和像素坐標(biāo)我們?nèi)ソ馑氵@個映射關(guān)系，一旦這個關(guān)系解算出來了我們就可以由點的像素坐標(biāo)去反推它的世界坐標(biāo)。通過相機拍攝帶有固定間距圖案陣列平板、經(jīng)過標(biāo)定算法的計算，可以得出相機的幾何模型，從而得到高精度的測量和重建結(jié)果，其中，帶有固定間距圖案陣列的平板就是標(biāo)定板(calibrationtarget)。標(biāo)定板已在機器視覺、圖像測量、攝影測量、三維重建等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的標(biāo)定板，均需要人工預(yù)先設(shè)定標(biāo)定板格式，使得標(biāo)定過程復(fù)雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種自動化標(biāo)定板及自動化標(biāo)定方法，所述自動化標(biāo)定板用于機器視覺中對相機的內(nèi)部參數(shù)進行標(biāo)定，所述自動化標(biāo)定方法可減少標(biāo)定過程的人員干預(yù)，實現(xiàn)自動化標(biāo)定。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一是：一種自動化標(biāo)定板，設(shè)有黑白交錯的棋盤格圖樣，其中白格和黑格均為正方形，棋盤格圖樣沿x軸和y軸每間隔一個相同格數(shù)(q)設(shè)有一個m*m(m≥2，m為偶數(shù))格子大小的無黑格區(qū)域，無黑格區(qū)域內(nèi)設(shè)有標(biāo)識符，不同無黑格區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識符系通過10個圓點標(biāo)記在其位置上是否存在表現(xiàn)為不同的形態(tài)，所述10個圓點標(biāo)記的位置設(shè)定為上下四排且呈正三角形排列，其中，1號圓點標(biāo)記單獨位列于最上面一排且固定存在于三角形的上頂點，2號、3號圓點標(biāo)記左右且錯位排列于1號圓點標(biāo)記的下方，4號、5號和6號圓點標(biāo)記從左至右依序且錯位排列于2號、3號圓點標(biāo)記的下方，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記從左至右依序且錯位排列于4號、5號和6號圓點標(biāo)記的下方。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進一步改進，所述1號、2號和3號圓點標(biāo)記組成一個最小的正三角形，1號-2號、2號-3號、3號-1號的連線組成最小正三角形的三個邊。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進一步改進，所述1號至6號圓點標(biāo)記組成一個中等大小的正三角形，1號-2號-4號、4號-5號-6號以及6號-3號-1號的連線組成中等大小正三角形的三個邊，且2號、4號和5號圓點標(biāo)記以及3號、5號和6號圓點標(biāo)記分別組成如1號、2號和3號圓點標(biāo)記那樣大小的正三角形。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進一步改進，所述1號至10號圓點標(biāo)記組成一個最大的正三角形，1號-2號-4號-7號、7號-8號-9號-10號以及10號-6號-3號-1號的連線組成最大正三角形的三個邊，且4號、7號和8號圓點標(biāo)記以及5號、8號和9號圓點標(biāo)記還有6號、9號和10號圓點標(biāo)記分別組成如1號、2號和3號圓點標(biāo)記那樣大小的正三角形。

作為本發(fā)明技術(shù)方案一的進一步改進，所述相同格數(shù)(q)為10。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案二是：一種自動化標(biāo)定方法，其特征是：包括如下步驟：(1)相機對如權(quán)利要求1所述的自動化標(biāo)定板拍照；(2)相機對拍攝到的自動化標(biāo)定板照片進行圖像分析；以及(3)標(biāo)定相機。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進一步改進，所述步驟(2)中，標(biāo)定板方向的判定方法為：所述1號圓點標(biāo)記朝向最大正三角形底邊的向下方向為y軸的正方向，1號圓點標(biāo)記的左右方向為棋盤格坐標(biāo)的x軸方向，且無黑格區(qū)域正上方的黑格到白格的方向為x軸的正方向。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進一步改進，所述步驟(2)中，標(biāo)定板正反的判定方法為：如x軸的正方向與7號到10號圓點標(biāo)記方向相反，則判定標(biāo)定板被翻轉(zhuǎn)。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進一步改進，所述步驟(2)中，標(biāo)定板坐標(biāo)的判定方法為：根據(jù)3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記是否存在表示成第一組二進制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第一組二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第一組十進制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的x軸值；根據(jù)7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記是否存在表示成第二組二進制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第二組二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第二組十進制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的y軸值。

作為本發(fā)明技術(shù)方案二的進一步改進，所述步驟(2)中，還包括污損的判定，方法為：若2號至10號圓點狀標(biāo)識存在的數(shù)目為奇數(shù)，說明標(biāo)識符被損壞。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明自動化標(biāo)定板用于機器視覺中對相機的內(nèi)部參數(shù)進行標(biāo)定，相機能夠根據(jù)標(biāo)定板無黑格區(qū)域內(nèi)圓點標(biāo)記的是否存在判定標(biāo)定板的正反、方向以及坐標(biāo)，實現(xiàn)自動化標(biāo)定，自動化標(biāo)定方法可減少標(biāo)定過程的人員干預(yù)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明自動化標(biāo)定板的棋盤格示意圖。

圖2為本發(fā)明自動化標(biāo)定板上10個圓點標(biāo)記的位置排布圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明自動化標(biāo)定板的圓點標(biāo)記判定方向的示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明自動化標(biāo)定板的圓點標(biāo)記判定正反的示意圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明自動化標(biāo)定板的圓點標(biāo)記判定坐標(biāo)的示意圖。

圖6-圖9分別以本發(fā)明自動化標(biāo)定板的坐標(biāo)(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)舉例，說明對應(yīng)的10個圓點標(biāo)記顯示狀態(tài)圖，其中，bit8-bit0分別對應(yīng)于2-10號圓點標(biāo)記。

具體實施方式

一種自動化標(biāo)定板，設(shè)有黑白交錯的棋盤格圖樣，其中白格和黑格均為正方形。棋盤格圖樣沿x軸和y軸每間隔一個相同格數(shù)(q)設(shè)有一個m*m(m≥2，m為偶數(shù))格子大小的無黑格區(qū)域。無黑格區(qū)域內(nèi)設(shè)有標(biāo)識符，不同無黑格區(qū)域內(nèi)的標(biāo)識符系通過10個圓點標(biāo)記在其位置上是否存在表現(xiàn)為不同的形態(tài)。所述10個圓點標(biāo)記的位置設(shè)定為上下四排且呈正三角形排列，其中，1號圓點標(biāo)記單獨位列于最上面一排且固定存在于三角形的上頂點，2號、3號圓點標(biāo)記左右且錯位排列于1號圓點標(biāo)記的下方，4號、5號和6號圓點標(biāo)記從左至右依序且錯位排列于2號、3號圓點標(biāo)記的下方，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記從左至右依序且錯位排列于4號、5號和6號圓點標(biāo)記的下方。簡言之，10個圓點標(biāo)記的位置是固定的，但是不確定是否存在于該位置上。

所述1號、2號和3號圓點標(biāo)記組成一個最小的正三角形，1號-2號、2號-3號、3號-1號的連線組成最小正三角形的三個邊。

所述1號至6號圓點標(biāo)記組成一個中等大小的正三角形，1號-2號-4號、4號-5號-6號以及6號-3號-1號的連線組成中等大小正三角形的三個邊，且2號、4號和5號圓點標(biāo)記以及3號、5號和6號圓點標(biāo)記分別組成如1號、2號和3號圓點標(biāo)記那樣大小的正三角形。

所述1號至10號圓點標(biāo)記組成一個最大的正三角形，1號-2號-4號-7號、7號-8號-9號-10號以及10號-6號-3號-1號的連線組成最大正三角形的三個邊，且4號、7號和8號圓點標(biāo)記以及5號、8號和9號圓點標(biāo)記還有6號、9號和10號圓點標(biāo)記分別組成如1號、2號和3號圓點標(biāo)記那樣大小的正三角形。

優(yōu)選實施方式中，所述相同格數(shù)(q)為10。

標(biāo)定過程中，相機通過拍攝到的標(biāo)定板照片上無黑格區(qū)域內(nèi)各個圓點標(biāo)記的是否存在而判定標(biāo)定板的正反、方向以及坐標(biāo)三個方面的信息，從而能夠完成標(biāo)定板的物理坐標(biāo)到相機的像素坐標(biāo)之間的映射，實現(xiàn)自動化標(biāo)定。

本發(fā)明還涉及一種自動化標(biāo)定方法，包括如下步驟：

(1)相機對本發(fā)明所述的自動化標(biāo)定板拍照；

(2)相機對拍攝到的自動化標(biāo)定板照片進行圖像分析；以及

(3)標(biāo)定相機。

所述步驟(2)中，標(biāo)定板方向的判定方法為：所述1號圓點標(biāo)記朝向最大正三角形底邊的向下方向為y軸的正方向，1號圓點標(biāo)記的左右方向為棋盤格坐標(biāo)的x軸方向，且無黑格區(qū)域正上方的黑格到白格的方向為x軸的正方向。

所述步驟(2)中，標(biāo)定板正反的判定方法為：如x軸的正方向與7號到10號圓點標(biāo)記方向相反，則判定標(biāo)定板被翻轉(zhuǎn)。(解碼翻轉(zhuǎn)的標(biāo)定板，需要交換2號與3號、4號與6號、7號與10號、8號與9號圓點標(biāo)記的位置)

所述步驟(2)中，標(biāo)定板坐標(biāo)的判定方法為：根據(jù)3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記是否存在表示成第一組二進制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第一組二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第一組十進制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的x軸值；根據(jù)7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記是否存在表示成第二組二進制數(shù)據(jù)，存在即表示該位權(quán)系數(shù)為1，不存在即表示該位權(quán)系數(shù)為0，所述第二組二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成第二組十進制數(shù)據(jù)后與q的乘積判定為棋盤格坐標(biāo)的y軸值。

所述步驟(2)中，還包括污損的判定，方法為：若2號至10號圓點狀標(biāo)識存在的數(shù)目為奇數(shù)，說明標(biāo)識符被損壞。2號圓點標(biāo)記僅能夠判斷奇數(shù)個污損，但是不能判定偶數(shù)個污損。

圖6-圖9系分別以本發(fā)明自動化標(biāo)定板的坐標(biāo)(0,0)、(0,1)、(1,0)和(1,1)舉例，說明對應(yīng)的10個圓點標(biāo)記顯示狀態(tài)圖，其中，bit8-bit0分別對應(yīng)于2-10號圓點標(biāo)記。

圖6為坐標(biāo)(0,0)的10個圓點標(biāo)記顯示圖，bit7-bit0均為0，即3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0000，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)亦為0000，轉(zhuǎn)化為十進制，則為原點(0,0)，此時，對應(yīng)于2號圓點標(biāo)記的bit8也為0，2號圓點標(biāo)記不顯示為黑。

圖7為坐標(biāo)(0,1)點的10個圓點標(biāo)記顯示圖，bit7-bit1均為0且bit0為1時，即3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0000，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0001，轉(zhuǎn)化為十進制，則為坐標(biāo)點(0,1)，因為3-10號圓點標(biāo)記中有奇數(shù)個(1個)圓點標(biāo)記顯示為黑，此時，對應(yīng)于2號圓點標(biāo)記的bit8為1，2號圓點標(biāo)記亦顯示為黑。

圖8為坐標(biāo)(1,0)點的10個圓點標(biāo)記顯示圖，bit7-bit5、bit3-bit0均為0且bit4為1時，即3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0001，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0000，轉(zhuǎn)化為十進制，則為坐標(biāo)點(1,0)，因為3-10號圓點標(biāo)記中有奇數(shù)個(1個)圓點標(biāo)記顯示為黑，此時，對應(yīng)于2號圓點標(biāo)記的bit8為1，2號圓點標(biāo)記亦顯示為黑。

圖9為坐標(biāo)(1,1)點的10個圓點標(biāo)記顯示圖，bit7-bit5、bit3-bit1均為0且bit4、bit0為1時，即3號、4號、5號、6號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)為0001，7號、8號、9號、10號圓點標(biāo)記表示的二進制數(shù)據(jù)亦為0001，轉(zhuǎn)化為十進制，則為坐標(biāo)點(1,1)，因為3-10號圓點標(biāo)記中有偶數(shù)個(2個)圓點標(biāo)記顯示為黑，此時，對應(yīng)于2號圓點標(biāo)記的bit8為0，2號圓點標(biāo)記不顯示為黑。

本發(fā)明自動化標(biāo)定方法省略了預(yù)先人工設(shè)定標(biāo)定板格式的步驟，而是在對拍攝到的自動化標(biāo)定板照片進行圖像分析過程中實現(xiàn)自動化標(biāo)定，本案特點為可減少標(biāo)定過程的人員干預(yù)。