[发明专利]基于双目立体视觉的空间坐标系标定系统和方法

权利要求书

1.一种双目立体视觉的空间坐标系标定系统，其特征在于，该系统包括依序连接的待标定的双目立体视觉系统模块(101)、标定板(102)、滑轨模块(103)、特征点识别模块(104)、双目坐标计算模块(105)以及坐标系转换关系计算模块(106)；所述待标定的双目立体视觉系统模块(101)由光轴互相平行的两个摄像头组成；所述滑轨模块(103)由滑轨和支架组成，支架用来固定标定板(102)，所述标定板(102)在滑轨上移动；所述标定板(102)采用黑白相间的棋盘格组成的平板；其中：

待标定的双目立体视觉系统模块(101)，用于获得左/右双目采集的标定板图像；

标定板(102)，用于对双目系统进行标定；

特征点识别模块(104)，用于在待标定的双目立体视觉系统模块(101)的左/右双目采集图像中识别出特征点；

双目坐标计算模块(105)，用于接收所述特征点识别模块(103)发送的特征点数据，并计算这些点在双目坐标系下的坐标值；

坐标系转换关系计算模块(106)，用于计算特征点在所求目标坐标系和双目系统坐标系两个坐标系的转换关系；

其中，所述双目坐标计算模块根据从标定板移动之前和之后双目立体视觉系统模块的左/右摄像头采集的图像上识别出的各个特征点的像素坐标值，依据视差原理计算出标定板移动之前和移动之后每个特征点相对于双目坐标系的坐标值，具体为：

其中T_x为双目摄像头中两摄像头距离，c_x和c'_x分别为双目摄像头中两摄像头光轴与成像平面交点在图像中的横坐标，f为摄像头焦距，d为视差，即特征点在双目系统中两个摄像头所成图像的横坐标之差，c_y为双目摄像头中两摄像头光轴与成像平面交点在图像中的纵坐标；每个特征点相对于双目坐标系的坐标值的计算，在标定板移动移动之前和移动之后，双目立体视觉系统模块的左/右摄像头同时采集多张图像形成多组左/右图像对，并且在这些图像对上识别特征点并计算其相对于双目坐标系的坐标值形成每个特征点的多组坐标值，通过对每个特征点的多组坐标值取平均，得到每个特征点的实际坐标值。

2.一种双目立体视觉的空间坐标系标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1)、将标定板安装在滑轨上中，并于目标坐标系中将滑轨固定；

步骤(2)、将标定板移动到滑轨一端并固定；

步骤(3)、精确测量标定板中每个特征点相对于目标坐标系的坐标值；

步骤(4)、利用待标定的双目立体视觉系统模块的左/右摄像头采集图像；

步骤(5)、将标定板移动到滑轨另一端并固定；

步骤(6)、再次精确测量标定板中每个特征点相对于“目标坐标系”的坐标值；

步骤(7)、再次利用待标定的双目立体视觉系统模块的左/右摄像头采集的标定板图像；

步骤(8)、利用特征点识别模块识别标定板移动之前和移动之后双目立体视觉系统模块采集图像中的特征点；

步骤(9)、利用双目坐标计算模块，根据上述的特征点，计算标定板中每个特征点在标定板移动之前和移动之后相对于“双目坐标系”的坐标值，其具体为：

步骤(91)、双目坐标计算模块根据从标定板移动之前和之后双目立体视觉系统模块的左/右摄像头采集的图像上识别出的各个特征点的像素坐标值，依据视差原理计算出标定板移动之前和移动之后每个特征点相对于双目坐标系的坐标值，具体为：

其中T_x为双目摄像头中两摄像头距离，c_x和c'_x分别为双目摄像头中两摄像头光轴与成像平面交点在图像中的横坐标，f为摄像头焦距，d为视差，即特征点在双目系统中两个摄像头所成图像的横坐标之差，c_y为双目摄像头中两摄像头光轴与成像平面交点在图像中的纵坐标；

步骤(92)、每个特征点相对于双目坐标系的坐标值的计算，在标定板移动移动之前和移动之后，双目立体视觉系统模块的左/右摄像头同时采集多张图像形成多组左/右图像对，并且在这些图像对上识别特征点并计算其相对于双目坐标系的坐标值形成每个特征点的多组坐标值，通过对每个特征点的多组坐标值取平均，得到每个特征点的实际坐标值；

步骤(10)、利用坐标系转换关系计算模块，根据标定板中每个特征点，在标定板移动之前和移动之后相对于双目坐标系和目标坐标系的坐标值，计算出双目坐标系和目标坐标系这两个坐标系的转换关系。