CN109212546B

CN109212546B - 双目相机深度方向测量误差的计算方法和装置

Info

Publication number: CN109212546B
Application number: CN201811129013.3A
Authority: CN
Inventors: 崔鹏刚
Original assignee: Beijing Vizum Intelligent Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Vizum Intelligent Technology Co ltd
Priority date: 2018-09-27
Filing date: 2018-09-27
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2038-09-27
Also published as: CN109212546A

Abstract

本说明书提供一种双目相机深度方向测量误差的计算方法和装置，其中该方法包括：调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行，其中，双目相机设置在所述固定板的中心位置，所述待测工作距离使得所述标定板充满双目相机的成像画面，所述标定板位于双目相机的画面中心位置，其中充满是指在双目相机的成像画面中所述标定板的边缘和成像画面的边缘的距离小于设定阈值；通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值；根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差。

Description

双目相机深度方向测量误差的计算方法和装置

技术领域

本说明书涉及机器视觉技术领域，特别涉及一种双目相机深度方向测量误差的计算方法和装置。

背景技术

利用双目相机获取深度信息是三维识别、障碍检测、三维测量等应用的基础工作，深度方向测量误差是双目相机的重要指标。对于三维测量等精度要求较高的场景，准确获取双目相机深度方向测量误差有重要的意义。

双目相机深度方向的测量误差随工作距离增加而增大，为了测量方便，一般根据镜头的焦距需要测量多个典型工作距离处的测量误差。对于确定的工作距离，因为镜头畸变的影响，在视场的不同方向测量误差也不相同，为了计算和使用方便，通过计算不同方向测量误差的算术平均值作为该工作距离的测量误差。

为了计算出尽可能精确的双目相机深度方向测量误差值，所用测试方法需要把镜头畸变、测试环境、测量工具、算法提取精度等因素的影响降低到最小。

然而双目相机深度方向测量误差计算目前没有统一的方法，如何简便、准确的测量出双目相机深度方向的测量误差是摆在双目视觉行业面前的共同问题。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供了一种双目相机深度方向测量误差的计算方法和装置，以解决现有技术中存在的技术缺陷。

根据本说明书实施例的第一方面，提供了一种双目相机深度方向测量误差的计算方法，包括：

调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行，其中，双目相机设置在所述固定板的中心位置，所述待测工作距离使得所述标定板充满双目相机的成像画面，所述标定板位于双目相机的画面中心位置，其中充满是指在双目相机的成像画面中所述标定板的边缘和成像画面的边缘的距离小于设定阈值；

通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值；

根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差。

可选的，所述固定板设置在导轨的一端，所述标定板可滑动地设置在所述导轨的另一端。

可选的，所述固定板的四角分别设置有测距仪，所述调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行包括：

调整所述标定板在所述导轨上的位置使得所述标定板和所述固定板之间的距离等于待测工作距离；

通过所述固定板的四角上的测距仪分别获取所述标定板对应四角的顶点距离；

判断所获取的所述标定板的四角的顶点距离是否均相同，若相同则所述标定板与所述固定板平行，若不同则对所述标定板的角度进行调整使得所述固定板的四角上的测距仪分别获取所述标定板对应四角的顶点距离相同。

可选的，所述测距仪为测量误差在设定范围内的激光测距仪。

可选的，所述标定板两侧设置有光照强度不低于设定光强的补光设备。

可选的，所述通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值包括：

通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的第一图像和第二图像；

设定P点为所述标定板的4个顶点中任意一个顶点，分别提取P点在所述第一图像坐标系下的横坐标xl和所述第二图像坐标系下的横坐标xr；

按照下公式计算P点的坐标Zc：

其中，Zc为P点与光心平面的距离，f为双目相机的焦距，T为基线距离，即双目相机左右光心间距离，光心平面是指第一摄像头和第二摄像头的光电传感器中心在的平面；

按照如下公式计算P点到测量基准面的距离Z，得到双目相机在深度方向的测量值：

Z＝Z_c+d

其中，d为光心平面到测量基准面的距离，测量基准面为所述固定板所在的平面。

可选的，所述根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差包括：

根据所述标定板各顶点到所述测量基准面的距离计算所述标定板各顶点的距离算术平均值

通过如下公式计算双目相机的测量误差e：

其中，Hs为所述待测工作距离，n为所述标定板上顶点的数量。

可选的，所述标定板为棋盘格标定板。

根据本说明书实施例的第二方面，还提供了一种双目相机深度方向测量误差的计算装置，包括：

调整模块，被配置为调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行，其中，双目相机设置在所述固定板的中心位置，所述待测工作距离使得所述标定板充满双目相机的成像画面，所述标定板位于双目相机的画面中心位置，其中充满是指在双目相机的成像画面中所述标定板的边缘和成像画面的边缘的距离小于设定阈值；

测量模块，被配置为通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值；

误差计算模块，被配置为根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差。

本说明书实施例双目相机深度方向测量误差计算方法和装置通过测试环境搭建和调试，计算出双目相机在不同工作距离时整个视场范围内各个方向的深度测量误差的平均值，对镜头畸变、测量工具、测试环境、算法提取精度等因素对测量精度的影响提出了对应的解决办法，保证测量结果有较高的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是示出了根据本说明书一实施例的基双目相机深度方向测量误差的计算方法的测量环境示意图；

图2是示出了根据本说明书一个实施例的测量距离关系示意图；

图3是示出了根据本说明书一实施例的棋盘格标定板示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本说明书。但是本说明书能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本说明书内涵的情况下做类似推广，因此本说明书不受下面公开的具体实施的限制。

本说明书一实施例的双目相机深度方向测量误差的计算方法包括：

步骤102：调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行，其中，双目相机设置在所述固定板的中心位置，所述待测工作距离使得所述标定板充满双目相机的成像画面，所述标定板位于双目相机的画面中心位置，其中充满是指在双目相机的成像画面中所述标定板的边缘和成像画面的边缘的距离小于设定阈值；

步骤104：通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值；

步骤106：根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差。

一种实现方式中，所述固定板设置在导轨的一端，所述标定板可滑动地设置在所述导轨的另一端。

一种实现方式中，所述固定板的四角分别设置有测距仪，所述调整标定板和固定板之间的距离至待测工作距离并使得所述标定板和所述固定板平行包括：

一种实现方式中，所述测距仪为测量误差在设定范围内的激光测距仪。

一种实现方式中，所述标定板两侧设置有光照强度不低于设定光强的补光设备。

一种实现方式中，所述通过双目相机的第一摄像头和第二摄像头分别获取所述标定板的顶点坐标，得到双目相机在深度方向的测量值包括：

按照下公式计算P点的坐标Zc：

按照如下公式计算P点到测量基准面的距离Z得到双目相机在深度方向的测量值：

Z＝Z_c+d

一种实现方式中，所述根据所述待测工作距离和所述测量值得到双目相机的测量误差包括：

通过如下公式计算双目相机的测量误差e：

一种实现方式中，所述标定板为棋盘格标定板，如图3所示。

参照图1和图2，图中包括固定板1、导轨和支架2、标定板3、激光测距仪4、双目相机5、补光灯6、标定板平面7、测量基准面8、光心平面9。具体实现过程包括：

1)按照图1所示方式搭建测试环境。

2)调节标定板和固定板之间水平距离为待测工作距离。

3)通过激光测距仪检查标定板平面和测量基准面是否平行，如果不平行调节至平行。

4)读取标定板平面和测量基准面之间距离Hs。

5)双目相机拍照，获取左右相机的图像。

6)提取图像中棋盘格标定板各顶点的图像坐标。

7)计算各顶点到测量基准面的距离Z。

8)计算各顶点距离算术平均值

9)计算深度方向测量误差e。

本实施例通过固定在同一平面上的多个激光测距仪测量到标定板距离，检查标定板和双目相机成像平面是否平行。在待测工作距离处固定棋盘格标定板，通过测量棋盘格标定板的顶点坐标获取双目相机在深度方向的测量值。在待测工作距离处，计算双目相机视场内各个方向的深度测量值的平均值，作为该工作距离的深度测量值。

本方法对测试环境的安装精度要求较高，适用于对双目相机深度方向测量误差精度要求较高场合。

与前述方法相对应，本说明书还提供了装置实施例，所述装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，本说明书的装置所在设备的一种硬件结构可以包括处理器、网络接口、内存以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的设备通常根据实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

本说明书一实施例提供的装置包括：

上述实施例阐明的装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。

上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本说明书方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本说明书一实施例还提供一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机指令，所述处理器执行所述指令时实现所述的方法的步骤。

本说明书一实施例还提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现所述的方法的步骤。

上述为本实施例的一种计算机可读存储介质的示意性方案。需要说明的是，该存储介质的技术方案与上述的自动化测试方法的技术方案属于同一构思，存储介质的技术方案未详细描述的细节内容，均可以参见上述自动化测试方法的技术方案的描述。

所述计算机指令包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本说明书并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本说明书，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定都是本说明书所必须的。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上公开的本说明书优选实施例只是用于帮助阐述本说明书。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本说明书的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本说明书。本说明书仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。