一種平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種攝像頭的立體標(biāo)定方法，尤其設(shè)及一種平行雙攝像頭立體標(biāo)定的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相機(jī)標(biāo)定是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的基本問(wèn)題之一，包括計(jì)算相機(jī)內(nèi)外參數(shù)，在物體尺寸 測(cè)量、=維重建、物體識(shí)別、機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。常用的相機(jī)標(biāo)定算法有Tsai 的兩步標(biāo)定法和張氏標(biāo)定法。其中張氏標(biāo)定法(請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn):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(biāo)定板提供了一種夷活的、化成本的相機(jī)參數(shù) 計(jì)算方法，該方法利用在不同姿態(tài)下拍攝的棋盤(pán)格圖像并獲取圖像中棋盤(pán)格角點(diǎn)的亞像素 坐標(biāo)及已知的棋盤(pán)格物理坐標(biāo)，根據(jù)相機(jī)成像模型建立相機(jī)的標(biāo)定算法。
[0003] 另一方面，3D圖像由于其獨(dú)特的立體顯示效果而越來(lái)越受到大眾的歡迎?，F(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(jī)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(jìn)行3D圖像的合成。然而，由于左圖像、右圖像在內(nèi)容上無(wú)法重疊而產(chǎn)生重影，并且在固定 左右攝像頭的相對(duì)位置時(shí)，由于位置的誤差而使得左圖像、右圖像在內(nèi)容上存在豎直方向 上的偏移，導(dǎo)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(duì)齊。
[0004] 現(xiàn)有的立體拍攝裝置中立體標(biāo)定和立體圖像的合成是分兩步獨(dú)立的進(jìn)行，而沒(méi)有 將立體標(biāo)定與立體圖像合成有效結(jié)合起來(lái)，降低了執(zhí)行效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引有鑒于此，確有必要提供一種平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法。該方法既可實(shí)現(xiàn)立 體標(biāo)定又可實(shí)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(biāo)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(shí)的移位模式的過(guò)程，其包括W下步驟：
[0007] (1)提供一標(biāo)定場(chǎng)景和一可在預(yù)設(shè)角度下旋轉(zhuǎn)的棋盤(pán)格標(biāo)定板，該棋盤(pán)格標(biāo)定板 設(shè)于該標(biāo)定場(chǎng)景的中間，將棋盤(pán)格標(biāo)定板的四個(gè)角的黑色方格作為覆蓋區(qū)域，并用與標(biāo)定 場(chǎng)景W及棋盤(pán)格標(biāo)定板不同的顏色將該覆蓋區(qū)域加 W覆蓋；
[0008] (2)將該棋盤(pán)格標(biāo)定板設(shè)置成多個(gè)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(duì)該棋盤(pán)格標(biāo)定板進(jìn)行拍攝得到該棋盤(pán)格標(biāo)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(duì)固定，將該棋盤(pán)格標(biāo)定板設(shè)置與所 述拍攝裝置平行時(shí)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(duì)每幅圖像中的四個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行檢測(cè) 并處理得到四個(gè)四邊形區(qū)域；
[0010] (4) w每組左圖像及右圖像為單位，通過(guò)分別定位每幅圖像中四個(gè)覆蓋區(qū)域?qū)?yīng) 的四邊形區(qū)域，獲取當(dāng)前圖像內(nèi)角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，而得到所有組左右圖像 的角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域;W及
[0011] (5)通過(guò)左樣圖及右樣圖中角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)獲得由該拍攝裝置所 攝左右圖像合成3D圖像時(shí)的移位模式，并利用所有組左右圖像在角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的角點(diǎn)檢 測(cè)結(jié)果對(duì)左攝像頭和右攝像頭各自的內(nèi)參和相互之間的外參進(jìn)行標(biāo)定。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 第一，通過(guò)對(duì)所述棋盤(pán)格標(biāo)定板指定四個(gè)覆蓋區(qū)域，然后對(duì)四個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行檢 測(cè)和定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的快速定位，進(jìn)而對(duì)左攝像頭和右攝像頭各自的內(nèi)參 和相互之間的外參進(jìn)行標(biāo)定。相對(duì)于一般的自動(dòng)角點(diǎn)檢測(cè)算法來(lái)說(shuō)，該方法減小了捜索范 圍，同時(shí)提高了角點(diǎn)檢測(cè)的準(zhǔn)確性;相對(duì)于人為確定棋盤(pán)的角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的方法來(lái)說(shuō)，省去 了人工干預(yù)的部分，提高了自動(dòng)化程度，便于實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。
[0014] 第二，同時(shí)在標(biāo)定的過(guò)程中，通過(guò)該角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)在第一組左樣圖及 右樣圖中的坐標(biāo)獲得對(duì)齊左圖像和右圖像的移位模式。在后續(xù)的拍攝過(guò)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(jìn)行移位而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)齊。該對(duì)齊后的左圖 像及右圖像可直接合成3D圖像，在立體顯示設(shè)備上顯示，有效解決了左圖像、右圖像在合成 3D圖像時(shí)由于沒(méi)有對(duì)齊而產(chǎn)生的重影問(wèn)題。
[0015] 該方法既可實(shí)現(xiàn)立體標(biāo)定又可實(shí)現(xiàn)3D圖像的有效合成，提高了兩者的執(zhí)行效率。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法的流程圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中拍攝得到的左樣圖。
[0018] 圖3為對(duì)圖2中的覆蓋區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)并處理得到的四邊形區(qū)域。
[0019] 圖4為本實(shí)施例的所述角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域。
[0020] 圖5為本實(shí)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(yīng)位置的左右圖像即為一組。
[0021 ]如下具體實(shí)施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0022] W下將對(duì)本發(fā)明提供的平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023] 請(qǐng)參閱圖1，為本發(fā)明提供一種平行雙攝像頭立體標(biāo)定的方法。該方法包括W下步 驟：
[0024] S1，提供一標(biāo)定場(chǎng)景和一可在預(yù)設(shè)角度下旋轉(zhuǎn)的棋盤(pán)格標(biāo)定板，該棋盤(pán)格標(biāo)定板 設(shè)于該標(biāo)定場(chǎng)景的中間，將棋盤(pán)格標(biāo)定板的四個(gè)角的黑色方格作為覆蓋區(qū)域，并用與標(biāo)定 場(chǎng)景W及棋盤(pán)格標(biāo)定板不同的顏色將該覆蓋區(qū)域加 W覆蓋；
[0025] S2,將該棋盤(pán)格標(biāo)定板設(shè)置成多個(gè)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(duì)該棋盤(pán)格標(biāo)定板進(jìn)行拍攝得到該棋盤(pán)格標(biāo)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(duì)固定，將該棋盤(pán)格標(biāo)定板設(shè)置與所 述拍攝裝置平行時(shí)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(duì)每幅圖像中的四個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行檢測(cè) 并處理得到四個(gè)四邊形區(qū)域；
[0027] S4，W每組左圖像及右圖像為單位，通過(guò)分別定位每幅圖像中四個(gè)覆蓋區(qū)域?qū)?yīng) 的四邊形區(qū)域，獲取當(dāng)前圖像內(nèi)角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，而得到所有組左右圖像 的角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域；
[0028] S5,通過(guò)左樣圖及右樣圖中角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)獲得由該拍攝裝置所 攝左右圖像合成3D圖像時(shí)的移位模式，并利用所有組左右圖像在角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的角點(diǎn)檢 測(cè)結(jié)果對(duì)左攝像頭和右攝像頭各自的內(nèi)參和相互之間的外參進(jìn)行標(biāo)定。
[0029] 在步驟S1中，所述標(biāo)定場(chǎng)景不限，只要在顏色上與該棋盤(pán)格標(biāo)定板及覆蓋區(qū)域能 相區(qū)別即可。優(yōu)選的，該標(biāo)定場(chǎng)景越簡(jiǎn)單越好。該棋盤(pán)格標(biāo)定板安裝于一支架。該支架可在 預(yù)設(shè)角度下旋轉(zhuǎn)，從而可將棋盤(pán)格標(biāo)定板設(shè)置成多個(gè)不同的角度，而可拍攝該棋盤(pán)格標(biāo)定 板在不同角度下的多組左右圖像用于標(biāo)定。優(yōu)選的，為保證檢測(cè)效果，所述覆蓋區(qū)域的顏色 與棋盤(pán)格的顏色及標(biāo)定場(chǎng)景的顏色差別越大越好。
[0030] 本實(shí)施例中，所述棋盤(pán)格標(biāo)定板由黑白相間的方格構(gòu)成，將棋盤(pán)格標(biāo)定板的四個(gè) 角上的單個(gè)黑色方格作為覆蓋區(qū)域，將與棋盤(pán)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(pán)格標(biāo)定板設(shè)置與所述拍攝裝置平行時(shí)，拍攝第一組左 圖像和右圖像。此時(shí)，該左攝像頭和右攝像頭的中屯、與該棋盤(pán)格標(biāo)定板的中屯、對(duì)準(zhǔn)。該拍攝 裝置采用平行式立體拍攝的方式進(jìn)行拍攝。然后將所述棋盤(pán)格標(biāo)定板旋轉(zhuǎn)，再拍攝多組不 同角度下的左圖像和右圖像。
[0032] 本實(shí)施例中，將該拍攝設(shè)備置于該標(biāo)定場(chǎng)景前的固定位置，先將該棋盤(pán)格標(biāo)定板 設(shè)置與所述拍攝裝置平行時(shí)，拍攝第一組左圖像和右圖像，然后通過(guò)支架在預(yù)設(shè)角度下自 動(dòng)旋轉(zhuǎn)，完成一共13組不同視角下該棋盤(pán)格標(biāo)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(duì)每幅圖像中的四個(gè)覆蓋區(qū)域 進(jìn)行檢測(cè)并處理得到四個(gè)四邊形區(qū)域具體為:對(duì)當(dāng)前圖像，通過(guò)對(duì)圖像內(nèi)該具有特定顏色 的四個(gè)覆蓋區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)，并輔W去除雜質(zhì)W及空桐填充等圖像處理手段而得到只包含四 個(gè)四邊形區(qū)域的二值圖。需要說(shuō)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(biāo)準(zhǔn)的矩形，而是一般的四邊形。
[0034] 本實(shí)施例中，請(qǐng)參閱圖3,對(duì)左樣圖四個(gè)覆蓋區(qū)域分別進(jìn)行檢測(cè)并處理得到四個(gè)四 邊形區(qū)域。
[0035] 在步驟S4中，通過(guò)分別定位每幅圖像中四個(gè)覆蓋區(qū)域?qū)?yīng)的四邊形區(qū)域，獲取當(dāng) 前圖像內(nèi)角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的四個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)，而得到所有組左右圖像的角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域，具體 包括W下步驟：
[0036] S41，對(duì)該二值圖進(jìn)行連通區(qū)域統(tǒng)計(jì)，分別定位每個(gè)連通區(qū)域的位置；
[0037] S42,根據(jù)該四個(gè)四邊形連通區(qū)域所處的位置關(guān)系，在每一四邊形區(qū)域選擇相應(yīng)的 頂點(diǎn)作為角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域的頂點(diǎn)，使得該角點(diǎn)檢測(cè)區(qū)域不包含該四個(gè)四邊形區(qū)域且該角點(diǎn)檢 測(cè)區(qū)域?yàn)槠灞P(pán)格標(biāo)定板上的一個(gè)矩形區(qū)域。
[0038] 本實(shí)施例中，根據(jù)四個(gè)連通區(qū)域所處的位置關(guān)系，對(duì)四邊形區(qū)域從左上角起按照 順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行1~4的標(biāo)號(hào)，分別定位1號(hào)和2號(hào)四邊形