[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

说明书

本发明公开了一种双目立体视觉的空间坐标系标定系统及方法，包括待标定的双目立体视觉系统模块、标定板、滑轨模块、特征点识别模块、双目坐标计算模块以及坐标系转换关系计算模块；待标定的双目立体视觉系统模块，用于获得左/右双目采集图像；标定板，用于“目标坐标系”的标定；特征点识别模块，用于在待标定的双目立体视觉系统模块的左/右双目采集图像中识别出特征点；双目坐标计算模块，用于接收所述特征点识别模块发送的特征点数据，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，用以计算特征点在目标坐标系”和“双目坐标系”两个坐标系的转换关系。本发明能够快速准确自动地计算双目系统坐标系到目标坐标系的转换。

技术领域

本发明涉及计算机视觉处理技术领域，具体涉及一种空间坐标系标定的系统和方法。

背景技术

双目立体视觉是机器视觉的一个重要分支，即由不同位置的两台摄像头经拍摄同一幅场景，通过计算空间点在两幅图像中的视差，获得该点的三维坐标值。该点的三维坐标值是相对于双目系统而言的，在某些应用中并不会带来任何问题，例如当测量空间中某两点的距离时。然而，当需要确定空间中某点相对于由空间中另一点为原点而建立的坐标系的坐标值时，就需要利用非常繁琐的坐标系转换——将双目系统坐标系转换到所需坐标系。这时可能的做法是测量双目系统坐标系，通过数学计算得出两者的转换公式。这就需要很测量双目系统坐标系相对于在所需坐标系中的原点坐标和各坐标轴的朝向等数据，这些往往很难精确测量，因此实际上这种坐标系转换往往很难做到足够精确。

发明内容

基于上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种基于双目立体视觉技术的空间坐标系标定系统和方法，利用双目立体视觉系统事先人体身高测量。

本发明的一种双目立体视觉的空间坐标系标定系统，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由光轴互相平行的两个摄像头组成；所述滑轨模块由滑轨和支架组成，支架用来固定标定板，所述标定板在滑轨上移动；所述标定板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。