CN103150721A - 扫描仪标定板图像的误识别点去除方法及标定板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扫描仪标定板图像的误识别点去除方法及标定板，包括如下步骤：相机对标定板进行图像采集，得到标定板图像；利用识别点坐标
Figure 2013100088395100004DEST_PATH_IMAGE001
和标定板上的标志点坐标
Figure 844509DEST_PATH_IMAGE002
，构成矩阵A和矩阵B，计算映射矩阵X；将标志点坐标
Figure 699333DEST_PATH_IMAGE003
映射到图像点平面上，得到映射图像点坐标
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；计算
Figure 479070DEST_PATH_IMAGE005
和
Figure 874279DEST_PATH_IMAGE004
之间的间距，设定间距阈值
Figure 374137DEST_PATH_IMAGE006
；计算最大间距,；计算
Figure 463633DEST_PATH_IMAGE009
的识别点的个数m，设定识别点与标定点之间的点数比例阈值为
Figure 662533DEST_PATH_IMAGE010
；当
Figure 269095DEST_PATH_IMAGE011
并且
Figure DEST_PATH_IMAGE012
时，则将第K个识别点删除。本发明具有依次将满足点数比例阈值的误识别点删除，删除的误识别点不用于后续的相机标定，为提高相机标定精度提供可靠基础的特点。

Description

扫描仪标定板图像的误识别点去除方法及标定板
技术领域
本发明涉及图像标定领域，尤其是涉及一种能够提高相机标定精度的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法及标定板。 
背景技术
在计算机视觉领域中，相机标定是三维检测的基础。通常的扫描仪均采用2维标定板标定方法来获取相机的内外参数。 
相机拍摄的标定板图像中某些识别点和标定板上的标志点经常会出现误匹配，标定板图像中存在与标定板上的点不一致的误识别点，误识别点导致了后续的相机标定的精度下降。 
因此，如何去除标定板图像中的误识别点是目前迫切需要解决的问题。 
中国专利授权公开号CN101261737A，授权公开日2008年9月10日公开了一种数字航测相机的二维标定装置，包括：内方位仪、计算机、被测航测相机及平行光管组成，所述的内方位仪为二维精密内方位仪，主要包括被检***固定框架、俯仰轴、方位轴及两轴转台；被检***固定框架与俯仰轴相连，可随着俯仰轴同步转动，两轴转台一端与俯仰轴相连，另一端与方位轴紧密相连，方位轴的转动可同时带动两轴转台及俯仰轴在水平方向转动；被测航测相机安装在内方位仪的被检***固定框架内，其前后位置可以调节；平行光管位于被测航测相机的前方；标定过程中，计算机通过驱动控制装置控制内方位仪的俯仰轴与方位轴的转动，对俯仰轴与方位轴内设置的编码器输出的数据采集，通过图像采集卡对被测航测相机进行像点位置采集，计算机利用采集到的一组俯仰、方位编码器角度值及相应的像点位置像素坐标，通过数学模型，标定出被测航测相机的内方位元素及畸变。该发明是一种对航测相机进行二维标定的装置及方法。该发明同样存在标定板图像中某些点和标定板上的点经常出现误匹配，误识别点导致相机标定的精度下降的问题。 
发明内容
本发明是为了克服现有技术中的标定板图像存在与标定板上的标志点不一致的误识别点的不足，提供了一种能够提高相机标定精度的扫描仪标定板图像中的误识别点去除方法及标定板。 
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 
一种扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，包括如下步骤：
（1-1）相机对标定板进行图像采集，得到标定板图像，标定板图像的识别点坐标为                                                   
Figure 2013100088395100002DEST_PATH_IMAGE001
Figure 68463DEST_PATH_IMAGE002
；n为标定板上的标志点个数；
（1-2）利用识别点坐标   
Figure 2013100088395100002DEST_PATH_IMAGE003
和标定板上的标志点坐标   ，   
Figure 790748DEST_PATH_IMAGE005
，构成矩阵   
Figure 486303DEST_PATH_IMAGE006
和矩阵   
Figure 838787DEST_PATH_IMAGE007
，利用公式   
Figure 781335DEST_PATH_IMAGE008
，计算映射矩阵X，   
Figure 219270DEST_PATH_IMAGE009
；
（1-3）利用公式   
Figure DEST_PATH_IMAGE010
将标志点坐标   
Figure 702204DEST_PATH_IMAGE011
映射到图像点平面上，得到映射图像点坐标   
Figure DEST_PATH_IMAGE012
； 
（1-4）利用公式   
Figure 174773DEST_PATH_IMAGE013
计算   
Figure 288223DEST_PATH_IMAGE003
和   
Figure DEST_PATH_IMAGE014
之间的间距，设定间距阈值   
Figure 23573DEST_PATH_IMAGE015
；计算最大间距   
Figure 247881DEST_PATH_IMAGE016
,    
Figure 309378DEST_PATH_IMAGE017
；
（1-5）计算   
Figure 593729DEST_PATH_IMAGE018
的识别点的个数m，设定识别点与标定点之间的点数比例阈值为   
Figure 2013100088395100002DEST_PATH_IMAGE019
；当   
Figure 68572DEST_PATH_IMAGE020
并且   
Figure 96571DEST_PATH_IMAGE021
时，则将第K个识别点删除；
（1-6）利用剩余的识别点   
Figure 278154DEST_PATH_IMAGE003
和标志点   
Figure 467827DEST_PATH_IMAGE011
，   ，构成矩阵   和矩阵   
Figure 746809DEST_PATH_IMAGE024
，利用公式   
Figure 48478DEST_PATH_IMAGE008
，计算映射矩阵X，   
Figure 409052DEST_PATH_IMAGE009
；重复（1-3）至（1-5）的过程；
（1-7）将标定板图像输出到扫描仪的标定模块中，用于后续的相机标定。
和   
Figure 165972DEST_PATH_IMAGE012
之间的间距较大的点即为误识别点，本发明通过上述的计算过程，依次将满足点数比例阈值的误识别点删除，删除的误识别点不用于后续的相机标定，为提高相机标定精度提供可靠基础，避免标定失败等问题的出现。 
作为优选，步骤（1-6）中还包括如下步骤： 
对标定板图像中被删除的识别点周围的各对识别点做连线，在靠近被删除的识别点的连线交点处填补上与<d的识别点相同的拟合点。
作为优选，   
Figure 118885DEST_PATH_IMAGE025
。 
作为优选，   
Figure 915940DEST_PATH_IMAGE026
。 
作为优选，   。 
一种用于所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法的标定板，包括采用碳纤维材料制成的矩形板体，所述板体的上表面上设有若干个第一标志点和若干个第二标志点；第一标志点和第二标志点排列成矩形阵列；第二标志点的数量小于第一标志点的数量；其中3至4个第二标志点处于一条直线上，其它的第二标志点位于所述直线的同一侧；第二标志点的面积大于第一标志点的面积。 
本发明的标定板采用碳纤维材料制成，碳纤维是一种力学性能优异的材料，碳纤维的密度小于钢的密度的1/4，碳纤维材料抗拉强度是钢的7至9倍，抗拉弹性模量为23000至43000Mpa。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，导热性及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小。 
标定板上的标志点设计成行、列分别共线的形式，便于拟合点的填补；第二标志点的排列方式，用于识别点的排序处理；一部分第二标志点处于一条直线上，其它的第二标志点位于所述直线的同一侧，满足求解映射矩阵的最小要求（N≥4且不共线）。 
标定板的标志点之间的距离是已知的，并已在软件中进行设定，便于实现加密，防止盗版标定板用于指定的软件上。 
因此，本发明的标定板具有质量轻、无蠕变、热膨胀系数小和不易变形的优点，从而确保高精度标定相机。 
作为优选，所述第一标志点为印刷制成的圆形涂层。 
作为优选，所述第二标志点为印刷制成的圆形或圆环形涂层。 
作为优选，所述标定板还包括矩形框体，所述板***于框体内并与框体固定连接。
作为优选，第二标志点为4至6个，其中3个第二标志点处于一条直线上。 
因此，本发明具有如下有益效果：（1）依次将满足点数比例阈值的误识别点删除，删除的误识别点不用于后续的相机标定，为提高相机标定精度提供可靠基础；（2）标定板质量轻、无蠕变、热膨胀系数小和不易变形，确保相机标定精度高；（3）标定板上的标志点设计成行、列分别共线的形式，用于拟合点的填补；第二标志点的排列方式，用于识别点的排序处理；（4）一部分第二标志点处于一条直线上，其它的第二标志点位于所述直线的同一侧，满足求解映射矩阵的最小要求（N≥4且不共线）。 
附图说明
图1是本发明的标定板的一种结构示意图； 
图2是本发明的实施例1的一种流程图；
图3是本发明的实施例2的一种流程图；
图4是本发明的标定板图像的一种结构示意图。
图中：板体1、第一标志点2、第二标志点3、框体4。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。 
实施例1 
如图1所示的实施例是一种扫描仪标定板图像的误识别点去除方法的标定板，包括采用碳纤维材料制成的矩形板体1，板体的上表面上设有第一标志点2和4个第二标志点3；第一标志点和第二标志点排列成阵列状；其中3个第二标志点处于一条直线上，另外1个第二标志点位于所述直线的一侧；第二标志点的面积大于第一标志点的面积。第一标志点为印刷制成的圆形涂层。第二标志点为印刷制成的圆形涂层。标定板还包括矩形框体4，板***于框体内并与框体固定连接。
如图2所示，一种扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，包括如下步骤： 
步骤10，相机对标定板进行图像采集，得到标定板图像，标定板图像的识别点坐标为   
Figure 698268DEST_PATH_IMAGE001
Figure 708949DEST_PATH_IMAGE028
；n为标定板上的标志点个数,n=238；
步骤20，利用识别点坐标   和标定板上的标志点坐标   
Figure 586087DEST_PATH_IMAGE011
，   
Figure 297691DEST_PATH_IMAGE029
，构成矩阵   和矩阵   
Figure 301736DEST_PATH_IMAGE031
，利用公式   
Figure 885164DEST_PATH_IMAGE008
，计算映射矩阵X，   ；
步骤30，用公式   
Figure DEST_PATH_IMAGE032
标志点坐标   
Figure 182470DEST_PATH_IMAGE004
映射到图像点平面上，得到映射图像点坐标   
Figure 492229DEST_PATH_IMAGE012
； 
步骤40，利用公式   
Figure 562953DEST_PATH_IMAGE013
计算   
Figure 616359DEST_PATH_IMAGE003
和   
Figure 269189DEST_PATH_IMAGE014
之间的间距，设定间距阈值d=3像素；计算最大间距   
Figure 749849DEST_PATH_IMAGE033
；
步骤50，m的初始值为238，假设此时，计算得出   的识别点的个数m=200，设定识别点与标定点之间的点数比例阈值   
Figure 899387DEST_PATH_IMAGE035
=0.8；当   
Figure 593674DEST_PATH_IMAGE036
并且   
Figure 307552DEST_PATH_IMAGE037
像素，   
Figure 352868DEST_PATH_IMAGE038
，则将第108个识别点删除；
步骤60，利用剩余的识别点   和标志点   ，   ，构成矩阵   和矩阵   
Figure 485503DEST_PATH_IMAGE031
，利用公式   
Figure 684403DEST_PATH_IMAGE008
，计算映射矩阵X，   
Figure 87702DEST_PATH_IMAGE009
；重复（1-3）至（1-5）的过程；
步骤70，将标定板图像输出到扫描仪的标定模块中，用于后续的相机标定。 
实施例2 
如图3所示，实施例2中包括实施例1中所有的结构部分和步骤部分，实施例2中的步骤50和步骤60之间还包括如下步骤：
步骤55，对标定板图像中被删除的识别点周围的各对识别点做连线，在靠近被删除的识别点的连线交点处填补上与<d的识别点相同的拟合点。
标定板上的标志点为矩形阵列排列，行和列的标志点都是共线的。因此，标定板图像上的识别点也是行共线及列共线的，删除了标定板图像上的一个识别点，可以利用该识别点周围的识别点分别共线的原理，通过连线相交得到这个删除的识别点的准确位置。 
如图4所示，从左至右第一行的点依次是1号识别点、2号识别点和3号识别点；从左至右第二行的点依次是4号识别点和6号识别点，5号识别点被删除；从左至右第三行的点依次是7号识别点、8号识别点和9号识别点； 
可以用4号识别点和6号识别点拟合直线L1，用2号识别点和8号识别点拟合直线L2，L1和L2的交点就是需要填补的拟合点的位置；
也可以用4号识别点和6号识别点拟合直线L1，用2号识别点和8号识别点拟合直线L2，用1号识别点和9号识别点拟合直线L3，用3号识别点和7号识别点拟合直线L4；L1 、L2、 L3和 L4的交点处即为需要填补的拟合点的位置。
应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。 
  

Claims (10)

1.一种扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，其特征是，包括如下步骤：
（1-1）相机对标定板进行图像采集，得到标定板图像，标定板图像的识别点坐标为                                                   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE002
；n为标定板上的标志点个数；
（1-2）利用识别点坐标   
Figure 958103DEST_PATH_IMAGE003
和标定板上的标志点坐标   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE004
，   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE005
，构成矩阵   
Figure DEST_PATH_IMAGE006
和矩阵   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE007
，利用公式   ，计算映射矩阵X，   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE009
；
（1-3）利用公式   
Figure 632798DEST_PATH_IMAGE010
将标志点坐标   映射到图像点平面上，得到映射图像点坐标   
Figure 156183DEST_PATH_IMAGE012
； 
（1-4）利用公式   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE013
计算   
Figure 772978DEST_PATH_IMAGE003
和   
Figure 14604DEST_PATH_IMAGE012
之间的间距，设定间距阈值   ；计算最大间距   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE015
,    ；
（1-5）计算   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE017
的识别点的个数m，设定识别点与标定点之间的点数比例阈值为   
Figure DEST_PATH_IMAGE018
；当   
Figure 870881DEST_PATH_IMAGE019
并且   时，则将第K个识别点删除；
（1-6）利用剩余的识别点   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE021
和标志点   ，   
Figure DEST_PATH_IMAGE022
，构成矩阵   
Figure 2013100088395100001DEST_PATH_IMAGE023
和矩阵   
Figure DEST_PATH_IMAGE024
，利用公式   
Figure 623385DEST_PATH_IMAGE008
，计算映射矩阵X，   
Figure 702199DEST_PATH_IMAGE009
；重复（1-3）至（1-5）的过程；
（1-7）将标定板图像输出到扫描仪的标定模块中，用于后续的相机标定。
2.根据权利要求1所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，其特征是，步骤（1-6）中还包括如下步骤：
对标定板图像中被删除的识别点周围的各对识别点做连线，在靠近被删除的识别点的连线交点处填补上与<d的识别点相同的拟合点。
3.根据权利要求1所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，其特征是，   
Figure DEST_PATH_IMAGE025
。
4.根据权利要求1所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，其特征是，   
Figure DEST_PATH_IMAGE026
。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法，其特征是，   
Figure DEST_PATH_IMAGE027
。
6.一种用于权利要求1所述的扫描仪标定板图像的误识别点去除方法的标定板，其特征是，包括采用碳纤维材料制成的矩形板体（1），所述板体的上表面上设有若干个第一标志点（2）和若干个第二标志点（3）；第一标志点和第二标志点排列成矩形阵列；第二标志点的数量小于第一标志点的数量；其中3至4个第二标志点处于一条直线上，其它的第二标志点位于所述直线的同一侧；第二标志点的面积大于第一标志点的面积。
7..根据权利要求6所述的标定板，其特征是，所述第一标志点为印刷制成的圆形涂层。
8.根据权利要求6所述的标定板，其特征是，所述第二标志点为印刷制成的圆形或圆环形涂层。
9.根据权利要求6所述的标定板，其特征是，所述标定板还包括矩形框体（4），所述板***于框体内并与框体固定连接。
10.根据权利要求6或7或8或9所述的标定板，其特征是，第二标志点为4至6个，其中3个第二标志点处于一条直线上。
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