摄像机标定中用到的棋盘格Chessboard
halcon相机标定和测量示例
Halcon单相机标定和测量示例相机标定有很多方式：九点标定法、棋盘格标定法、圆形阵列标定法；本次采用圆形阵列标定法。 1Halcon相机标定 1.1标定板描述文件编制 此次相机标定采用的是网购的标定板（直接在万能的某宝搜halcon标定板），如图1。采购的时候卖家会提供标定板的相应参数，如图2。 图1标定板 图 2 标定板参数
用halcon标定助手标定的时候需要用到标定板的描述文件，此文件可以用gen_caltab算子自己编制。如下为函数说明：gen_caltab( : : XNum, YNum, MarkDist, DiameterRatio, CalPlateDescr, CalPlatePSFile : ) 函数说明：创建一个标定文件和相应的脚本文件。 函数参数： Xnum：输入X方向标记（圆点）的数量，Xnum>1； Ynum：输入Y方向标记（圆点）的数量，Ynum>1； MarkDist：标记圆圆心间距离，单位“m”；（我看过一个资料翻译为标记点大小，差点被坑死） DiameterRatio：两标记点距离和标记直径的比值，默认：0.5。0 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920179618.7 (22)申请日 2019.02.01 (73)专利权人 成都信息工程大学 地址 610225 四川省成都市西南航空港经 济开发区学府路一段24号 (72)发明人 蒋涛 罗双 袁建英 张瑜 刘甲甲 付克昌 张国良 贺喜 周杨 程永杰 代成 秦豪 邢修华 钟卓男 (74)专利代理机构 北京远大卓悦知识产权代理 事务所(普通合伙) 11369 代理人 贾晓燕 (51)Int.Cl. G01S 7/497(2006.01) G01S 7/481(2006.01) (54)实用新型名称 一种激光雷达和相机外部参数标定用的标 定板 (57)摘要 本实用新型公开了一种激光雷达和相机外 部参数标定用的标定板，包括：标定板基板和矩 阵阵列于标定板基板上的标志物；所述标志物包 括棋盘和标志球。所述标定板基板为长1米、宽1 米的标定板基板。所述标志物在标定板基板上呈 3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘 和标志球交叉放置。使用本实用新型的标定板对 激光雷达和相机进行外部参数联合标定，可以更 准确的计算激光雷达和相机的共同特征点坐标 系信息，也可以适用于相机自身的内部参数标 定，通用性更强，特征更准，本实用新型的标定板 设定的特征点相对位置精确，更利于坐标信息的匹配， 标定精度更高。权利要求书1页 说明书4页 附图4页CN 209460399 U 2019.10.01 C N 209460399 U 权 利 要 求 书1/1页CN 209460399 U 1.一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，包括： 标定板基板和矩阵阵列于标定板基板上的标志物；所述标志物包括棋盘和标志球。 2.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板为长1米、宽1米的标定板基板。 3.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志物在标定板基板上呈3x3点阵排布，标志物位置间距为30厘米，且棋盘和标志球交叉放置。 4.如权利要求3所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘个数共五个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；五个所述棋盘中的四个棋盘位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个棋盘位于标定板基板的中部。 5.如权利要求4所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志球个数为四个，半径为20厘米，四个所述标志球分别位于标定板基板的侧边的中部位置。 6.如权利要求3所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标志球个数共五个，半径为20厘米，五个所述标志球中的四个标志球位于标定板基板的四个拐角处，剩余一个标志球位于标定板基板的中部。 7.如权利要求6所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘个数为四个，边长为25厘米，厚10厘米，棋盘上的棋盘格为边长5厘米的黑白格；四个所述棋盘分别位于标定板基板的侧边的中部位置。 8.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板为白色；所述标志球为黑色；所述棋盘为黑白格相间的棋盘。 9.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述标定板基板的一个拐角上设置有黑色三角。 10.如权利要求1所述的激光雷达和相机外部参数标定用的标定板，其特征在于，所述棋盘和标志球均分别采用4颗螺栓固定连接在标定板基板上。 2 摄像机标定工具箱 1.1 Matlab 摄像机标定工具箱 工具箱下载：https://www.360docs.net/doc/b012505673.html,/bouguetj/calib_doc/download/index.html 说明文档：https://www.360docs.net/doc/b012505673.html,/bouguetj/calib_doc/ 安装：将下载的工具箱文件toolbox_calib.zip 解压缩，将目录toolbox_calib 拷贝到Matlab 的目录下。 采集图像：采集的图像统一命名后，拷贝到toolbox_calib 目录中。命名规则为基本名和编号，基本名在前，后面直接跟着数字编号。编号最多为3位十进制数字。 1.1.1 标定模型 内参数标定采用的模型如式(1-1)所示，Brown 畸变模型式(1-2)所示。 ???? ??????=????????????????????=??????????11//100011100c c in c c c c y s x y x M z y z x v k u k k v u (1-1) 式中：(u , v )是特征点的图像坐标，(x c , y c , z c )是特征点在摄像机坐标系的坐标，k x 、k y 是焦距归一化成像平面上的成像点坐标到图像坐标的放大系数，k s 是对应于图像坐标u 、v 的摄像机的x 、y 轴之间不垂直带来的耦合放大系数，(u 0, v 0)是光轴中心点的图像坐标即主点坐标，(x c 1, y c 1)是焦距归一化成像平面上的成像点坐标。k s =αc k x ，αc 是摄像机的实际y 轴与理想y 轴之间的夹角，单位为弧度。 ?????++++++=++++++=1 142123654221112124113654221112)2()1()2(2)1(c c c c c c c c c d c c c c c c c c c c d c y x k y r k r k r k r k y y x r k y x k r k r k r k x x (1-2) 式中：(x c 1d , y c 1d )是焦距归一化成像平面上的成像点畸变后的坐标，k c 1是2阶径向畸变系数，k c 2是4阶径向畸变系数，k c 5是6阶径向畸变系数，k c 3、k c 4是切向畸变系数，r 为成像点到摄像机坐标系原点的距离，r 2= x c 12 + y c 12。 1.1.2 操作界面 将Matlab 的当前目录设定为含有标定工具箱的目录，即toolbox_calib 目录。在Matlab 命令窗口运行calib_gui 指令，弹出图1所示选择窗口。 图1 内存使用方式窗口 图1窗口中，具有两个选项，分别是“Standard ”和“Memory efficient ”。如果点击选择“Standard ”，则将目录中的所有图像读入内存中，所需内存较大。如果点击选择“Memory efficient ”，则将目录中的图像按照需要每次一幅图像读入内存中，所需内存较小。在选择了 第32卷第3期2019年8月 Vol*2No* Aug*2019青岛大学学报(自然科学版) JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY(Natural Science Edition) 文章编号#006-1037（2019）03-0014-06 doi:10*969/j.issn.1006-1037*019*8*3 基于掩模的畸变棋盘格角点检测与排序 缪顺云，徐海芹，刘洋 （东华大学信息科学与技术学院，上海201620） 摘要：针对当前棋盘格角点检测算法对畸变棋盘格角点检测不足的问题，提出了一种基于掩 模的畸变棋盘格角点检测与排序的方法&对所采集的畸变棋盘格图像，依次经过预处理，图 像降噪，闭操作和Canny边缘检测以明确其在背景中的位置&然后，采用改进的Shi-Toma- si角点检测算法识别并提取棋盘格的所有角点（包括边缘角点），再通过递归排序算法获取 棋盘格行列角点的坐标信息&实验仿真结果验证了所提出的方法的有效性，且相比于基于 传统的Harris角点检测,Shi-Tomasi角点检测的算法,对具有一定畸变的棋盘格图像角点， 具有更优的检测识别能力。 关键词：角点检测；掩模；畸变棋盘格；递归排序 中图分类号:TP391.41文献标志码:A 基于图像采集，处理和识别的机器视觉技术现已得到广泛应用&摄像机标定是其正常工作的基础，而棋盘格角点检测又对摄像机标定起着重要的作用，在相当程度上棋盘格角点检测（1）的准确度决定了摄像机标定［2'3］的准确度&目前，对于棋盘格角点（含边缘角点）的检测，通常采用Harris角点检测.Shi-Tomasi角点检测和基于迭代矫正的角点检测等通用算法，但结果均不如人意「47&Harris角点检测算法使用高斯梯度作为响应函数判断棋盘格图像中的强角点，实验中由于角点处的方格边缘模糊使得角点邻域内存在多个像素点的Harris响应值较高，难以确定实际的角点位置。Shi-Tomasi角点检测算法通过角点数量限制和对响应函数值设定阈值,但是由于图像复杂性，易产生误检和漏检问题&基于迭代矫正的角点检测算法，通过对图像进行仿射变换等方式获取标准棋盘格图像，但经过多次的矫正变换后，易出现角点误检问题&考虑到实验棋盘格图像具有较明显的畸变，使得棋盘格角点检测的困难增加和精度降低&基于此，本文通过优化改进Shi-Tomasi角点检测算法，设计了基于掩模的畸变棋盘格角点检测算法，和可获取并输出棋盘格行列角点坐标信息的递归排序算法，可显著提高角点检测的准确性和精度，保证摄像机标定的准确度& 1畸变棋盘格图像及特征点分析 1.1黑白棋盘格图像的采集 黑白棋盘格是摄像机进行标定所采用的常用图像，如图1所示。该图像主要由相邻黑白方格交替组合而成，是常用的典型棋盘格图像&棋盘图像为N X M的黑白方格组成&在本文中，所需的黑白棋盘格角点包括棋盘格边缘区域的角点数据信息，实验中采用的黑白棋盘格如图2所示。图像主要特征为顶角方格均为白色方格，对于边角的角点提取更方便可靠&实验中，先将设计的黑白棋盘格投影到目标区域，再利用畸变系数较小的鱼眼摄像头进行图像拍摄,采集到具有一定畸变的黑白棋盘格图像样本数据，如图3所示。 1*不同区域的像素点及其灰度特征分析 图4为实验黑白棋盘格图像中几类角点局部示意图& 收稿日期#019-03-05 基金项目：上海市"科技创新行动计划"青年科技英才扬帆计划项目（批准号：18YF1400900）资助& 通讯作者：徐海芹，女，副教授，主要研究方向为智能计算，网络优化，电路进化设计& 高精度标定板是为高校、研究单位和机器视觉集成商研制的专用高精度标定工具，通过德国MVTec公司的HALCON和ActiveVisionTools机器视觉软件能够方便的获得摄像机的标定结果数据。广泛应用于透射式视觉测量系统，满足客户的大视场标定测量需求。 ?确认光学系统的性能，确定摄像机分辨率； ?兼容德国MVTec公司的Halcon和ActiveVisionTools机器视觉软件开发包； ?标准实心圆阵列和国际棋盘格图案； ?超高的定位精度； ?使用光学苏打玻璃材料和漫反射陶瓷材料，使标定板本身提供高强对比度和精度，满足不同的客户需求和使用环境。 棋盘格标定板Halcon标定板 应用领域 高精度测量多目立体视觉 畸变测量 产品特性 1.确认光学系统的性能，确定摄像镜头分辨率； 2.定位精度高达0.001mm； 3.经典棋盘格标定板，实心圆阵列标定板，网格标定板可兼容于大多数图像处理算法的标定算法； 圆点标定板：（单位：mm） 桂庆光电产品列表： 尺寸规格图形有效面积圆点直径圆点点阵厚度精度 8*8 6.5*6.5Φ0.57*720.001 20*2016.25*16.25Φ1.257*720.001 30*3024.4*24.4Φ1.97*720.001 63*6352*52Φ47*720.001 100*10094*94Φ224*242-30.001 100*10087*87Φ315*152-30.001 100*10092*92Φ412*122-30.001 100*10090*90Φ68*82-30.001 150*150122*122Φ9.47*72-30.001 200*200。。。。。 棋盘格标定板：（单位：mm） 标定板的材质通常有两种： 桂庆光电产品列表： 尺寸规格图形有效面积格子尺寸格子整列厚度精度 30*3026*261*126*2620.001 63*6350*501*150*5020.001 63*6350*502*225*2520.001 63*6348*483*316*1620.001 63*6345*455*59*920.001 80*6572*546*612*62-30.001 100*10090*900.5*0.5180*1802-30.001 100*10090*903*330*302-30.001 150*120120*906*612*92-30.001 200*200。。。。。。 产品众多不一一列出，各种尺寸规格均可订做，材质有光学玻璃和陶瓷基片。 北京联合大学 实验报告 摄像机标定 班级：14级软件工程学号：140803502 姓名：郑永荣 2015年 6 月 28 日 1 实验任务 （原始任务）使用个人摄像机拍摄一组标定图片，完成对拍摄设备进行标定的任务。 为了更加便捷方便，开发一个程序实现自动开启摄像机，并且自动拍摄标定图片以及完成摄像机标定，得到摄像机的内外参数，均需XML文件保存。 2 实验原理 2.1 摄像机内外参数定义（或说明） 摄像机内参数：主点（图像帧存的中心点）、实际焦距、镜头畸变(径向镜头畸变和切向镜头畸变)以及系统计算误差参数等。 摄像机外参数：将给出摄像机坐标相对于世界坐标系的位置和方向，即摄像机相对于外部世界坐标的方位。如旋转参数和平移参数。 2.2 摄像机标定原理 2.2.1 摄像机光学成像过程的四个步骤： 2.2.2坐标系 2.2.2.1 世界坐标系--摄像机坐标系 世界坐标系 摄像机坐标系 世界坐标系与摄像机坐标系的转换关系为： R和T分别为从世界坐标到摄像机坐标系的旋转变换系数和平移变换 系数，反映的是摄像机坐标系与世界坐标系之间的位置关系，因此称为外参数。 摄像机将三维空间点P 经过摄像机中心C 投影到像平面上为点p ，其中点p 为摄像机中心O C 和三维空间点P 的连线与图像平面的交点。 其中，),,(C C C Z Y X 是点P 在摄像机坐标系中的三维坐标， ),(u u y x 是针孔摄像机模型下p 点的物理图像坐标，单位为mm 。 2.2.2.2 物理坐标系--像素坐标系 令p 为归一化的理想物理坐标，相当于摄像机的焦距f 为1。 像素坐标系 图像物理坐标与像素坐标之间的关系如下：【CN209460399U】一种激光雷达和相机外部参数标定用的标定板【专利】
Matlab摄像机标定工具箱的使用说明
基于掩模的畸变棋盘格角点检测与排序
标定板-视觉测量系统标定工具
实验报告：摄像机标定