立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，從左視圖片和右視圖片中提取多組特征像素點對，求解左視圖特征像素點在左攝像頭坐標系中的位置坐標和右視圖特征像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標，解算出右視圖片相對于左視圖片的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，最后，利用旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣對右視圖片中各個像素點的位置坐標進行調(diào)整。能夠調(diào)整右視圖片中像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標，使得該像素點對應的物理點在左攝像頭中成像點的位置坐標和在右攝像頭中成像點的位置坐標趨于一致，解決了現(xiàn)有移動機器人立體視覺系統(tǒng)中，由于在使用過程中左右兩攝像頭相對位置發(fā)生變化導致的精確度下降問題。
【專利說明】立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及圖片處理領(lǐng)域，特別涉及一種立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代機器人技術(shù)在人工智能、計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)的推動下獲得了飛速發(fā)展，其中，移動機器人因其具有可移動性和自制能力，能適應環(huán)境變化，被廣泛用于物流，探測、服務等領(lǐng)域。對于移動機器人而言，立體視覺導航技術(shù)是核心技術(shù)。目前，移動機器人立體視覺導航技術(shù)是基于人的立體視覺系統(tǒng)建立的。人的立體感是這樣建立的:雙眼同時注視某物體，雙眼視線交叉于一點，叫注視點，從注視點反射回到視網(wǎng)膜上的光點是對應的，這兩點將信號轉(zhuǎn)入大腦視中樞合成一個物體完整的像。不但看清了這一點，而且這一點與周圍物體間的距離、深度、凸凹等等都能辨別出來。所以，通常移動機器人頭部設有左右兩個攝像頭，用來模擬人的雙眼，當左右兩個攝像頭同時拍攝某物體，左側(cè)攝像頭拍攝得到左視圖片，右側(cè)攝像頭拍攝得到右視圖片，移動機器人的中央處理芯片通過計算空間點在左視圖片和右視圖片中的視差，獲得該物體的三維坐標，對該物體進行定位。
[0003]立體視覺系統(tǒng)的幾何標定在移動機器人的領(lǐng)域具有重要應用，立體視覺系統(tǒng)的幾何標定通常包括內(nèi)參標定和外參標定兩部分。內(nèi)參描述單個攝像頭的內(nèi)部參數(shù)，如焦距，鏡頭畸變系數(shù)等等；外參描述雙攝像頭之間的位置參數(shù)，如旋轉(zhuǎn)、平移等。由于內(nèi)參在攝像頭成品后即可確定，在使用過程中不會發(fā)生改變或改變極小，因此可以采用傳統(tǒng)的離線標定方法事先標定完畢，在使用過程中不做修改。而外參在使用過程中，由于機構(gòu)的震動或其他未知因素，均可導致雙攝像頭相對位置變化，進而導致外參的劇烈變化，如果無法對這種變化進行實時的自適應調(diào)節(jié)，會極大影響立體視覺系統(tǒng)的精確度甚至導致移動機器人無法準確定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明提供一種能夠?qū)ψ笠晥D片和右視圖片進行幾何標定的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，用以對移動機器人的立體視覺系統(tǒng)采集的左視圖片和右視圖片的外參差異加以調(diào)整，解決移動機器人的立體視覺系統(tǒng)容易因外參變化導致定位效果差的問題，用以幫助移動機器人準確定位。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，包括圖片輸入模塊，特征點處理模塊，圖片調(diào)節(jié)模塊；所述圖片輸入模塊用于輸入左視圖片和右視圖片；所述特征點處理模塊用于從左視圖片和右視圖片中提取多組特征像素點對，每組特征像素點對中的左視圖特征像素點和右視圖特征像素點表示同一物理點，求解左視圖特征像素點在左攝像頭坐標系中的位置坐標和右視圖特征像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標，解算出右視圖片相對于左視圖片的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，所述圖片調(diào)節(jié)模塊利用旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣對右視圖片中各個像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標進行調(diào)整，完成對左視圖片和右視圖片的幾何標定。[0007]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述特征點處理模塊利用SIFT變換提取左視圖特征像素點和右視圖特征像素點。
[0008]作為上述方案的進一步優(yōu)化，所述特征點處理模塊建立坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系式，求解特征像素點對中左視圖特征像素點在左攝像頭坐標系的位置坐標(HZ1)和右視圖特征像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標(x2，Y2，Z2),所述坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系式為:
【權(quán)利要求】
1.一種立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，其特征在于，包括圖片輸入模塊，特征點處理模塊，圖片調(diào)節(jié)模塊；所述圖片輸入模塊用于輸入左視圖片和右視圖片；所述特征點處理模塊用于從左視圖片和右視圖片中提取多組特征像素點對，每組特征像素點對中的左視圖特征像素點和右視圖特征像素點表示同一物理點，求解左視圖特征像素點在左攝像頭坐標系中的位置坐標和右視圖特征像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標，解算出右視圖片相對于左視圖片的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣，所述圖片調(diào)節(jié)模塊利用旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣對右視圖片中各個像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標進行調(diào)整，完成對左視圖片和右視圖片的幾何標定。
2.如權(quán)利要求1所述的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，其特征在于，所述特征點處理模塊利用SIFT變換提取左視圖特征像素點和右視圖特征像素點。
3.如權(quán)利要求1所述的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，其特征在于，所述特征點處理模塊建立坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系式，求解特征像素點對中左視圖特征像素點在左攝像頭坐標系的位置坐標(X1, Y1, Z1)和右視圖特征像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標(X2，Y2, Z2)，所述坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系式為:
4.如權(quán)利要求3所述的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，其特征在于，所述特征點處理模塊建立幾何轉(zhuǎn)換關(guān)系式，利用最小二乘法，解算出右視圖片相對于左視圖片的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣T ;所述幾何轉(zhuǎn)換關(guān)系式為:
5.如權(quán)利要求4所述的立體視覺自動幾何標定系統(tǒng)，其特征在于，所述圖片調(diào)節(jié)模塊利用旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矩陣對右視圖片中各個像素點在右攝像頭坐標系的位置坐標進行調(diào)整:
【文檔編號】G01C25/00GK103925931SQ201410181405
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】王嘉, 劉強強 申請人:重慶環(huán)視科技有限公司