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申请/专利权人：北京计算机技术及应用研究所

摘要：本发明涉及一种基于DIC双圆交比的结构光标定方法和装置，属于结构光深度感知标定领域。本发明通过图像采集模块获取含有双圆特征图案标定板的目标图像，并利用图像处理模块进行计算，其中，特征图案提取，包括：基于Zernike矩的亚像素边缘提取优化算法，针对失焦产生的图像模糊问题，采用灰度梯度计算最优边缘；基于椭圆拟合提取圆心的算法，提出了高精度、高效率的亚像素边缘检测算法；基于双圆的交比不变性约束，获取采集图案的精确圆心，以及系统的初步标定参数；利用DIC数字图像相关算法获取正视角下标定图案，圆心数据的线性约束获取圆心的精确位置，由此计算精确的系统参数。本发明成本低，功能更全面，效率更高。

主权项：1.一种基于DIC双圆交比的结构光标定方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：S1、将双圆特征图案标定板放置在两个相机的公共视野区域内，利用投影仪P向双圆特征图案标定板投射横正弦条纹和纵正弦条纹，相机采集条纹投影图像；利用两个相机Cl和Cr分别同时采集双圆特征图案标定板获得图像Il和Ir，基于亚像素边缘提取和基于交比特性进行双圆圆心的定位；利用张正友双目相机标定算法，计算相机的内部参数与外部参数；S2、根据步骤S1的相机参数标定结果，对图像Il和Ir进行DIC校正，使扭曲的椭圆图像变换为相对正视的标准圆图像；S3、对左相机和右相机进行世界坐标系转换，获得结构光立体视觉系统的外部参数；S4、多次计算标定结果，对结构光立体视觉的外部参数进行优化，求取平均值作为最终的标定结果；其中，所述步骤S1中，基于亚像素边缘提取的具体步骤如下：S101、预处理相机采集的原始图像：先对图像进行灰度化和高斯滤波，再使用最大类间方差法找到合适的阈值以对图像进行二值化分割；S102、感兴趣区域ROI,RegionofInterest分割：采用Canny算法对得到的二值化图片中的标志点边缘信息进行提取，获得像素级的标志点边缘位置；最后基于该标志点边缘信息，从图片中提取感兴趣区域ROI,RegionofInterest；感兴趣区域设为包含整个标志点边缘及延展边界，延展边界的尺度正比于标志点边缘尺度；S103、标志点亚像素级别的边缘定位：采用Zernike矩积分算子，计算S102获得的ROI内所有标志点像素级别边缘的灰度值的梯度，以进行标志点亚像素级别的边缘定位；S104、基于获得的标志点亚像素级别的边缘，采用最小二乘法进行椭圆拟合，进而得到拟合椭圆的方程，初步获得椭圆圆心的坐标；所述步骤S1中，基于交比特性进行双圆圆心的定位包括如下步骤：对于标准双圆，一条线在外圆的A、A'两点和内圆的B、B'两点上相交，AA'和BB'的线段上的中点P；对于畸变双圆，在相机视野下，双圆经过投影变换是一对圆锥曲线；交点的投影如下式所示：{A,B；A′,B′}＝{a,b；a′,b′}其中a、a'、b和b'分别是图像中可测量的交点A、A'、B和B'在映射空间的像；在平面上的任意点P经过迭代，假设经过i次迭代，获取中点Pi则有如下式所示：|OP1|＞|OP2|…|OPi|其中，相比与OPi-1，OPi更接近圆心O，从而获得双圆圆心定位。

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