本技術涉及相機標定，具體而言，涉及一種相機標定方法及標定板。

背景技術：

1、在工業(yè)生產過程中，使用多個相機對產品進行拍攝得到產品圖像，利用產品圖像對產品進行檢測、測量等處理，可以提高產品的檢測、測量等效率。

2、在使用多個相機對產品進行拍攝之前，需要先對多個相機進行標定，使得標定后的多個相機之間能夠共用各個相機拍攝的產品圖像。以相機一和相機二為例，如果不對相機一和相機二進行標定，由于相機一和相機二所處位置和/或拍攝方向不同，對于相機一而言，無法得知相機二拍攝的圖像是產品的哪個位置；同理，對于相機二而言，也無法得知相機一拍攝的圖像是產品的哪個位置。因此，只有進行標定后，才能夠確定相機一與相機二之間的相對位置關系，從而在得到相機一拍攝的圖像后，經過位置換算，即可將該圖像使用到相機二的計算過程中，實現多個相機之間的聯(lián)合檢測或測量。

3、目前的標定方式大都需要限制多個相機之間具有重疊視野，通過重疊的部分，完成多個相機之間的標定。因此，亟需一種能夠對沒有重疊視野的多個相機的標定方法。

技術實現思路

1、本技術實施例提供了一種相機標定方法及標定板，以至少解決能夠對沒有重疊視野的多個相機進行標定的技術問題。

2、根據本技術實施例的第一個方面，提供了一種相機標定方法，應用于至少兩個相機，所述至少兩個相機包括第一相機和第二相機，所述第一相機和第二相機的拍攝范圍無重疊區(qū)域，所述第一相機具有第一坐標系，所述第二相機具有第二坐標系，所述方法包括：

3、獲取所述第一相機針對預設的第一靶標拍攝的第一圖像和所述第二相機針對預設的第二靶標拍攝的第二圖像，其中，所述第一靶標和第二靶標位于同一標定板的不同側面上，所述標定板具有第三坐標系，所述第一靶標在所述第三坐標系中對應有第一標定板坐標，所述第二靶標在所述第三坐標系中對應有第二標定板坐標，其中，所述第三坐標系、所述第一標定板坐標和所述第二標定板坐標是確定的；

4、根據所述第一圖像確定所述第一靶標在所述第一坐標系中的第一相機坐標；

5、根據所述第二圖像確定所述第二靶標在所述第二坐標系中的第二相機坐標；

6、根據所述第一相機坐標和所述第一標定板坐標，得到所述第一相機與所述標定板的第一位姿關系；

7、根據所述第二相機坐標和所述第二標定板坐標，得到所述第二相機與所述標定板的第二位姿關系；

8、根據所述第一位姿關系和所述第二位姿關系得到所述第一相機與第二相機的標定結果。

9、采用本實施例，能夠利用包含有不同側面的標定板，使得第一相機對一個側面上的第一靶標進行拍攝并最終得到第一相機與標定板的第一位姿關系，使得第二相機對另一個側面上的第二靶標進行拍攝并最終得到第二相機與標定板的第二位姿關系，由于第一位姿關系和第二位姿關系具有同一個參照物，即標定板，因此最后能夠根據第一位姿關系和第二位姿關系得到標定結果，實現了拍攝范圍無重疊區(qū)域的多個相機的標定。

10、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述根據所述第一圖像確定所述第一靶標在所述第一坐標系中的第一相機坐標，包括：

11、根據所述第一圖像中的第一靶標信息確定所述第一靶標的第一像素坐標；

12、根據所述第一像素坐標和所述第一相機的相機參數確定所述第一相機坐標。

13、采用本實現方式，通過確定第一靶標在第一圖像中的第一像素坐標，再結合相機參數，得到第一相機坐標，由于第一像素坐標和相機參數均與第一相機有關，因此能夠高效地得到更加精準的第一相機坐標。

14、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一靶標信息包括所述第一靶標在所述第一圖像中的第一邊緣點；

15、所述根據所述第一圖像中的第一靶標信息確定所述第一靶標的第一像素坐標，包括：

16、計算各所述第一靶標對應的所述第一邊緣點的梯度方向和強度，得到相應所述第一靶標的第一初始中心位置；

17、利用最小二乘算法對各所述第一靶標的所述第一初始中心位置進行處理，得到各所述第一靶標在所述第一圖像中的第一中心位置；

18、將所述第一中心位置作為所述第一像素坐標。

19、采用本實現方式，先利用第一邊緣點的梯度方向和強度，得到第一初始中心位置，而后再利用最小二乘算法計算得到第一中心位置，相當于先進行一次預處理，再進行精細處理，通過此種方式有助于提高第一像素坐標的精度。

20、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述根據所述第一像素坐標和所述第一相機的相機參數確定所述第一相機坐標，包括：

21、基于下式計算得到所述第一相機坐標，

22、vi＝(fx×(pix-cx),fy×(piy-cy),1)；

23、其中，vi為第i個第一靶標在第一坐標系下的法向向量，fx為第一相機的水平方向焦距，fy為第一相機的豎直方向焦距，cx為第一相機的像主點水平方向坐標，cy為第一相機的像主點豎直方向坐標，pix為第i個第一靶標在第一坐標系下的水平方向坐標，piy為第i個第一靶標在第一坐標系下的豎直方向坐標，i為正整數。

24、采用本實現方式，利用公式計算得到第一相機坐標，有助于提高第一相機坐標的精度，提高計算效率。

25、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述根據所述第二圖像確定所述第二靶標在所述第二坐標系中的第二相機坐標，與所述根據所述第一圖像確定所述第一靶標在所述第一坐標系中的第一相機坐標的方法相同。

26、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述標定板為長度方向、寬度方向和高度方向兩兩垂直的形狀；

27、所述方法還包括：

28、以所述標定板上的目標位置為坐標原點，以所述標定板的長度方向、寬度方向和高度方向作為各坐標軸方向，得到所述第三坐標系。

29、采用本實現方式，當標定板的結構確定后，目標位置即可確定，同時由于長度方向、寬度方向和高度方向均可確定，從而能夠得到第三坐標系，也就是說，在標定板確定的同時，第三坐標系也可確定。

30、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述方法還包括：

31、根據所述第一靶標在所述長度方向上與所述目標位置的距離、在所述寬度方向上與所述目標位置的距離以及在所述高度方向上與所述目標位置的距離，確定所述第一標定板坐標；

32、根據所述第二靶標在所述長度方向上與所述目標位置的距離、在所述寬度方向上與所述目標位置的距離以及在所述高度方向上與所述目標位置的距離，確定所述第二標定板坐標。

33、采用本實現方式，當第三坐標系確定后，由于第一靶標和第二靶標在標定板上的位置是確定的，因此能夠確定第一標定板坐標和第二標定板坐標。

34、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一靶標位于所述標定板的第一側面上，所述第二靶標位于所述標定板的第二側面上；

35、所述方法還包括：

36、根據所述第一側面與所述目標位置之間的位置關系以及所述第一靶標在所述第一側面上的位置確定第一標定板坐標；

37、根據所述第二側面與所述目標位置之間的位置關系以及所述第二靶標在所述第二側面上的位置確定所述第二標定板坐標。

38、采用本實現方式，在標定板確定后，第一側面和第二側面與目標位置之間的位置關系也能夠確定，同時由于第一靶標在第一側面上，因此通過第一靶標所在第一側面的位置能夠得到第一標定板坐標。同理能夠得到第二標定板坐標。

39、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一側面與所述第二側面為所述標定板的同一個側面且所述第一靶標和第二靶標位于所述同一個側面的不同區(qū)域，

40、或，所述第一側面與所述第二側面為所述標定板的不同側面，且所述第一側面與所述第二側面之間的間距使得所述第一相機和所述第二相機可同時位于所述第一側面和所述第二側面之間。

41、采用本實現方式，第一側面和第二側面為不同側面時，有助于對拍攝朝向不同的第一相機和第二相機進行標定。第一側面和第二側面為相同側面時，由于第一靶標和第二靶標在不同區(qū)域，有助于對具有間隔距離但拍攝朝向相同的第一相機和第二相機進行標定。

42、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述獲取所述第一相機針對預設的第一靶標拍攝的第一圖像和所述第二相機針對預設的第二靶標拍攝的第二圖像，包括：

43、獲取所述標定板多個位姿時的所述第一圖像和所述第二圖像。

44、采用本實現方式，由于獲取標定板多個位姿時的第一圖像和第二圖像，使得數據量增加，有助于提高第一位姿關系和第二位姿關系的計算精度，從而提高標定結果的準確度。

45、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一相機與所述第二相機的拍攝方向相反。

46、采用本實現方式，能夠對拍攝方向相反的第一相機和第二相機進行標定，提高了本技術提供的相機標定方法的使用范圍。

47、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述根據所述第一位姿關系和所述第二位姿關系得到所述第一相機與第二相機的標定結果，包括：

48、利用下式對所述第一位姿關系和所述第二位姿關系進行計算，得到所述標定結果；

49、

50、其中，為標定結果，為第i次拍攝時第三坐標系到第一坐標系的轉換矩陣，為第i次拍攝時第三坐標系到第二坐標系的轉換矩陣。

51、采用本實現方式，利用公式計算得到標定結果，有助于提高標定結果的準確度和計算效率。

52、結合第一方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，在所述根據所述第一位姿關系和所述第二位姿關系得到所述第一相機與第二相機的標定結果之后，所述方法還包括：

53、利用第二算法對所述標定結果進行處理，得到優(yōu)化結果，其中，所述第二算法包括lm位姿優(yōu)化算法，所述第二算法的公式包括：

54、

55、其中，m為拍攝次數，取值范圍為正整數，r為第二坐標系到第一坐標系的旋轉矩陣，t為第二坐標系到第一坐標系的平移矩陣，ri為第i次拍攝時計算得到的第二坐標系到第一坐標系的旋轉矩陣，ti為第i次拍攝時計算得到的第二坐標系到第一坐標系的平移矩陣，e為整體的計算誤差和，i為正整數。

56、采用本實現方式，對標定結果進行優(yōu)化，有助于提高標定結果的精度。

57、根據本技術實施例的第二個方面，提供了一種標定板，用于對至少兩個相機進行標定，所述至少兩個相機包括第一相機和第二相機，所述標定板包括第一側壁、第二側壁和連接所述第一側壁和第二側壁的連接部，所述第一側壁具有用于設置靶標的第一側面，所述第二側壁具有用于設置靶標的第二側面；

58、所述第一側壁和所述第二側壁分別位于所述連接部長度方向的兩端；

59、所述第一側面上設置有至少一個第一靶標，用于供所述第一相機拍攝；

60、所述第二側面上設置有至少一個第二靶標，用于供所述第二相機拍攝；

61、在以所述標定板為基準的第三坐標系中，所述第一靶標的第一標定板坐標和所述第二靶標的第二標定板坐標是確定的。

62、采用本實現方式，利用包含有不同側面的標定板，使得第一相機對第一側面上的第一靶標進行拍攝能夠得到第一相機與標定板的位姿關系，使得第二相機第二側面上的第二靶標進行拍攝能夠得到第二相機與標定板的位姿關系，由于具有同一個參照物，即標定板，因此最后能夠根據兩個位姿關系得到標定結果，實現了拍攝范圍無重疊區(qū)域的多個相機的標定。

63、結合第二方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一側壁和第二側壁均與所述連接部轉動連接。

64、采用本實現方式，便于調節(jié)第一側壁與第一相機之間的位姿，第二側壁與第二相機之間的位姿，從而有利于得到多組數據，提高第一相機與第二相機的標定精度。

65、結合第二方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述標定板對應有以所述連接部上的目標位置為坐標原點，以所述標定板的長度方向、寬度方向和高度方向作為各坐標軸方向的所述第三坐標系；

66、根據所述第一側面與所述目標位置之間的位置關系以及所述第一靶標在所述第一側面上的位置能夠確定所述第一靶標在所述第三坐標系中的第一標定板坐標；

67、根據所述第二側面與所述目標位置之間的位置關系以及所述第二靶標在所述第二側面上的位置能夠確定所述第二靶標在所述第三坐標系中的第二標定板坐標。

68、結合第二方面，在本技術實施例的一種可選實現方式中，所述第一側壁和第二側壁具有相同的尺寸和形狀，所述連接部使得所述第一側壁和第二側壁之間的間距固定，所述連接部的長度方向與所述第一側面和所述第二側面垂直，且在沿著所述連接部的長度方向上，所述第一側壁在所述第二側壁上的投影與所述第二側壁重合。

69、上述第三方面所獲得的技術效果與第一方面和第二方面中對應的技術手段獲得的技術效果近似，在這里不再贅述。