CN113223094A - 双目成像***及其控制方法、装置和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像处理技术领域，提供了一种双目成像***及其控制方法、装置和存储介质。所述方法包括：建立映射表；控制广角相机进行成像得到标定图像；从标定图像中确定一个像素点作为标定点，以标定点的广角图像坐标为索引，从映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；基于检索得到的n个控制参数和n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；根据标定控制参数控制长焦相机进行成像。本发明实施例通过插值计算，一是可减少映射表的条目，减轻建立映射表的负担并提高检索速度，二是可先对映射表中的控制参数进行校正，避免光路畸变所导致定位不准的问题，从而快速精确地驱动长焦相机瞄准标定点。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种双目成像***及其控制方法、装置和存储介质。
背景技术
为了实现对大场景范围内感兴趣的目标进行跟踪与高解像度成像，可使用双相机组成双目成像***，其中第一目相机是广角相机，对整个场景进行成像，用于发现和定位感兴趣目标，第二目相机是长焦高分辨率相机，在控制***的驱动下瞄准感兴趣目标拍照或录像，获得目标的高分辨率照片或视频。这样的设计比仅使用单目、可覆盖整个大场景的超高解像度相机具有成本优势，因为成像***的成本与解像度的关系不是线性关系，当解像度高到一定程度***的成本呈指数级增长。
当双目成像***内的云台(长焦相机的控制***)、长焦相机、广角相机的相对位置固定时，通过算出与广角相机的广角图像坐标对应的云台电机角度位置参数，即可驱动长焦相机瞄准目标。
然而由于广角相机和长焦相机的光路***不可避免的存在畸变，机械部件的加工与装配也不可避免的存在误差，在各种误差的叠加影响下，通过广角相机的广角图像坐标计算出的云台电机角度位置参数，难以真正使得长焦相机的成像中心点对准前述广角图像坐标所对应的位置。
因此，现有技术中双目成像***面临的一大挑战是在通过广角相机识别并定位到感兴趣目标后，如何快速精确地驱动长焦相机瞄准感兴趣目标。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种双目成像***及其控制方法、装置和存储介质，以解决现有技术难以快速精确地驱动长焦相机瞄准感兴趣目标的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种双目成像***地控制方法，所述双目成像***包括广角相机和长焦相机，所述方法包括：
S10：建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
S20：控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
S30：从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
S40：基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
S50：根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
本发明实施例通过以广角相机的广角图像坐标为索引，以长焦相机的控制参数为返回值建立映射表，在控制广角相机进行成像得到标定图像后，可根据标定图像中的标定点，从映射表中检索到n个控制参数。然后，基于所述n个控制参数进行插值计算，即以n个控制参数共同决定标定控制参数，以此驱动长焦相机进行成像。一方面，可减少映射表的条目，在建立映射表时，无需针对长焦相机的所有可达点进行建立，极大减轻建立映射表的负担，提高工作效率。同时，由于映射表条目的减少，能够有效提升检索速度。另一方面，由于各个标定控制参数是从预设存储的映射表中获取的，避免了***运行过程中的运算问题，提高工作效率，且由于映射表中的控制参数都是预先设置的，可预先校正后避免光路畸变所导致定位不准的问题。因此，采用本发明实施例能够快速精确地驱动长焦相机瞄准标定点。
优选地，在所述S40中，包括：
S41：确定所述n个控制参数所各自对应的权重系数；其中，所述权重系数与所述权重系数所对应的广角图像坐标相对于标定点的广角图像坐标的距离呈反相关；
S42：将所述n个控制参数与各自所对应的权重系数的乘积之和作为所述标定控制参数。
本发明实施例提供了一种基于距离的插值算法，通过确定n个控制参数所对应的广角图像坐标(也即是权重系数所对应的广角图像坐标)相对于标定点的广角图像坐标的距离，确定权重系数的大小，从而让距离标定点越近的广角图像坐标所对应的控制参数在标定控制参数中所占比重越大，有效提升长焦相机定位的精确程度。
优选地，在所述S10中，包括：
S11：控制所述双目成像***对印有二维码矩阵的标定卡进行成像，得到广角图像和长焦图像；其中，每个二维码编码其自身在所述二维码矩阵中的行列坐标；
S12：根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，以及根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系；
S13：根据长焦图像坐标与行列坐标的对应关系确定长焦图像的中心像素所对应的行列坐标；
S14：根据长焦图像的中心像素所对应的行列坐标、广角图像坐标与行列坐标的对应关系，确定长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标；
S15：以长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标为索引，以该长焦相机成像时的控制参数为返回值，建立所述映射表。
本发明实施例通过控制双目成像***对印有二维码矩阵的标定卡进行成像，得到广角图像和长焦图像。然后，基于图像上的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系、长焦图像坐标与行列坐标的对应关系。然后，基于前述对应关系，可将长焦图像中心像素(长焦相机的成像中心点)、广角图像坐标统一至同一坐标系(行列坐标系)，从而确定广角图像坐标所对应的控制参数，进而消除了光学畸变和结构件生产与组装误差带来的影响，有效提高长焦相机定位的准确程度。
优选地，在所述S12中，所述根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S121：基于所述广角图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S122：根据所述广角图像中所述二维码的中心像素的广角图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系；
所述根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S123：基于所述长焦图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S124：根据所述长焦图像中所述二维码的中心像素的长焦图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系。
本发明实施例在建立广角图像坐标与行列坐标的对应关系时，采用二维码所对应的行列坐标和二维码的中心像素的广角图像坐标进行确定，建立得到的对应关系准确，在进行坐标系变换时图像偏移、畸变小。同理，采用二维码所对应的行列坐标和二维码的中心像素的长焦图像坐标建立长焦图像坐标与行列坐标的对应关系同样具有前述优点。
优选地，在所述S121中，包括：
S1211：将所述广角图像转换为灰度图像并进行二值化处理；
S1212：对经过二值化处理的广角图像进行连通域分析获取多个色块；
S1213：剔除面积不符合预设标准的色块；
S1214：确定重心距离广角图像的中心像素最近的色块为种子色块，并设定其行列坐标与二维码矩阵中心的二维码所编码的行列坐标相同；
S1215：基于所述种子色块，给每一个色块设定对应的行列坐标，以确定各个二维码所对应的行列坐标。
由于广角图像坐标成像精度较低，在成像后可能无法通过解析二维码得到各个二维码所编码的行列坐标。因此，本发明实施例通过连通域分析，将广角图像中的二维码处理为色块，然后以预设标准进行色块筛选，并确定重心距离广角图像的中心像素最近的色块为种子色块，然后可基于所述种子色块，给每一个色块设定对应的行列坐标，以确定各个二维码所对应的行列坐标，解决了由于广角相机成像精度较低无法解析二维码从而导致无法获取二维码所编码的行列坐标的技术问题。
优选地，在S1215中，包括：
S12151：以所述种子色块的重心坐标的纵坐标为基准，向左/右查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的列坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的纵坐标为基准，继续向左/右查找下一个色块，直至到达广角图像边界；
S12152：对于确定了行坐标的色块，以其本身的重心坐标的横坐标为基准，分别向上/下查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的行坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的横坐标为基准，继续向上/下查找下一个色块，直至到达广角图像边界。
本发明实施例以所述种子色块的重心坐标的纵坐标为基准，向左/右查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的列坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的纵坐标为基准，继续向左/右查找下一个色块，而不是总是以种子色块的重心坐标的纵坐标为基准进行同一行中所有色块的查找。因此，由于同一行色块中相邻列色块的重心坐标的纵坐标变化不大，即便是标定卡相对广角相机有轻微的倾斜和/或旋转、广角相机自身镜头轻微畸变，也总是能够可靠的从一个色块找到水平方向上下一个最邻近的色块。同理，由于同一列色块中相邻行色块的重心坐标的横坐标变化不大，即便是标定卡相对广角相机由轻微的倾斜和/或旋转、广角相机自身镜头轻微畸变，也总是能够可靠的从一个色块找到垂直方向上下一个最邻近的色块。
优选地，所述二维码矩阵中包括基准行和基准列，所述基准行和基准列中的二维码的颜色不同于二维码矩阵中的其它二维码，在所述S1215之后，所述方法还包括：
S1216：对于行坐标相同的色块，计算该行色块的颜色平均值，以及对于列坐标相同的色块，计算该列色块的颜色平均值；
S1217：基于所述颜色平均值，确定基准行和基准列；
S1218：根据所述基准行、基准列所预先编码的行列坐标和通过种子色块查找时所设定的行列坐标之间的差值，确定行坐标修正值和列坐标修正值；
S1219：根据所述行坐标修正值和所述列坐标修正值对每一个色块对应的行列坐标进行修正。
由于广角相机的成像中心在某些情况下，不一定对准标定卡的中心，因此，若不对色块所设定的行列坐标进行修正，则可能导致与长焦图像中所解析得到的行列坐标不一致。因此，本发明实施例通过将标定卡中基准行和基准列的二维码的颜色设定得和其它二维码不同。因此，可通过计算各行、各列色块的颜色均值，判断哪一行、哪一列色块对应基准行和基准列，从而确定行列坐标的修正值，以此对各个色块所对应的行列坐标进行修正，使得本发明实施例的应用范围更广，无需保证广角相机的成像中心对准标定卡的中心位置。
优选地，所述广角图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵；所述长焦图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵。
第二方面，本发明实施例提供了一种双目成像***的控制装置，所述双目成像***包括广角相机和长焦相机，所述装置包括：
映射建立模块，用于建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
广角成像控制模块，用于控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
检索模块，用于从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
插值计算模块，用于基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
长焦成像控制模块，用于根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
第三方面，本发明实施例提供了一种双目成像***，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在存储器中的计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。
第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，当计算机程序指令被处理器执行时实现如上述实施方式中第一方面的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，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，这些均在本发明的保护范围内。
图1是本发明实施例提供的一种双目成像***的示意图。
图2是本发明实施例提供的一种双目成像***的控制方法的流程示意图。
图3是本发明实施例提供的一种插值计算方法的流程示意图。
图4是本发明实施例提供的一种插值计算的示意图。
图5是本发明实施例提供的一种映射表建立方法的流程示意图。
图6是本发明实施例提供的一种标定卡的示意图。
图7是本发明实施例提供的一种广角图像的示意图。
图8是本发明实施例提供的一种确定二维码对应行列坐标的方法的流程示意图。
图9是本发明实施例提供的另一种广角图像的示意图。
图10是本发明实施例提供的一种基于种子色块设定行列坐标的方法的流程示意图。
图11是本发明实施例提供的一种对行列坐标进行修正的方法的流程示意图。
图12是本发明实施例提供的一种双目成像***的控制装置的结构示意图。
图13是本发明实施例提供的一种双目成像***的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。需要特别说明的是，本发明所称的行坐标和列坐标以及横坐标和纵坐标是一种示例性描述，本领域技术人员可以基于行坐标、列坐标其中一者所公开的技术方案或者基于横坐标、纵坐标其中一者所公开的技术方案，经过简单的推理、置换得到另一者的技术方案。
如前述，为了实现对大场景范围内感兴趣的目标进行跟踪与高解像度成像，可使用双相机组成双目成像***。其中，一目相机为广角相机，另一目相机为长焦相机。
为便于理解，请参见图1，是本发明实施例提供的一种双目成像***的示意图。所述双目成像***中包括广角相机10、长焦相机20以及控制***30。控制***30用于控制长焦相机20运动，或者控制广角相机10和长焦相机20运动。所述控制***30可以选择电机、云台、机械臂、机械轴等，本发明不具体限定。在本发明一种优选地的实施方式中，采用云台电机作为控制***，所述云台电机通过两个角度位置参数驱动长焦相机20进行运动。
所述双目成像***中，广角相机和长焦相机的最优选的设置方式为：广角相机的成像面平行于目标平面，广角相机图像传感器像素矩阵的长边平行于目标平面矩形的长边(图像传感器像素矩阵的短边也平行于目标平面矩形的短边)，广角相机图像传感器像素矩阵的中心瞄准目标平面矩形的中心；长焦相机处于零位时，其图像传感器像素矩阵的长边平行于目标平面矩形的长边，其图像传感器像素矩阵的短边平行于目标平面矩形的短边。
理论上，当双目成像***内的云台电机、长焦相机、广角相机的相对位置固定时，即可计算出与广角相机的广角图像坐标对应的云台电机角度位置参数A(α,β)，α为云台第一轴电机角度位置，β为云台第二轴电机角度位置，所述电机角度位置参数A(α,β)即可驱动长焦相机瞄准目标。然而由于广角相机和长焦相机的光路***不可避免的存在畸变，机械部件的加工与装配也不可避免的存在误差，在各种误差的叠加影响下，通过广角相机的广角图像坐标计算出的云台电机角度位置参数，难以真正使得长焦相机的成像中心点对准前述广角图像坐标所对应的位置。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种双目成像***及其控制方法、装置和存储介质，以解决现有技术难以快速精确地驱动长焦相机瞄准感兴趣目标的技术问题。
请参见图2，是本发明实施例提供的一种双目成像***的控制方法的流程示意图，所述方法包括：
S10：建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
S20：控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
S30：从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
S40：基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
S50：根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
具体的，以广角相机的广角图像坐标为索引，以长焦相机的控制参数为返回值，建立映射表。其中，所述映射表可存储于非易失性存储器中，仅建立一次便可反复使用。也可以采用LUT(Look-Up Table)进行映射表的建立，更适用于集成度更高的电路中。
在建立了映射表的前提下，首先控制广角相机进行成像，得到标定图像。在标定图像中，可确定一个像素点作为标定点。具体的，可以人为选择标定点，也可以基于机器视觉或者其它识别方式，从标定图像中确定特定图像的其中一个像素点为标定点。此处，记标定点的坐标为P(x，y)。
然后，可基于标定点的坐标P(x，y)对映射表进行检索，确定n个控制参数。其中，n为大于1的正整数。在本发明一种实施方式中，可预先设定n的取值，在检索时，从所述映射表的索引中(即广角图像坐标)查找到与标定点距离最近的n个广角图像坐标，从而确定n个控制参数。在本发明另一种实施方式中，也可以设定距离的阈值，检索得到与标定点的坐标P(x，y)之间的距离小于所述阈值的广角图像坐标，从而确定它们所对应的控制参数。前述的所称距离可基于x坐标和y坐标进行定义。如，广角图像坐标为(x0，y0)，则可定义其与标定点之间的距离为：
检索得到n个控制参数后，可进行插值计算得到标定控制参数。插值计算可采用多种算法，本发明不具体限定。请参见图3，是本发明一种优选的实施方式，在所述S40中，包括：
S41：确定所述n个控制参数所各自对应的权重系数；其中，所述权重系数与所述权重系数所对应的广角图像坐标相对于标定点的广角图像坐标的距离呈反相关；
S42：将所述n个控制参数与各自所对应的权重系数的乘积之和作为所述标定控制参数。
具体的，采用前述的方法确定n个控制参数后，先分别确定它们对应的权重系数。对于每一个权重系数而言，它所对应的广角图像坐标与标定点的广角图像坐标之间的距离越大，则该权重系数越小。为便于表述，记n个控制参数为A1～An，它们所对应的权重系数为K1～Kn，则标定控制参数等于：
本发明还提供一种更为优选的具体算法，为便于理解，请参见图4，根据标定点的广角图像坐标(x，y)，一共从映射表中检索得到4个广角图像坐标，分别为(xa，ya)，(xb，yb)，(xc，yc)，(xd，yd)，这4个广角图像坐标分别对应控制参数(αa,βa)，(αb,βb)，(αc,βc),(αd,βd)。首先，计算前述4个广角图像坐标与标定点广角图像坐标之间的距离，得到：
然后，计算各控制参数所对应得权重系数：
其中，sum＝1/La+1/Lb+1/Lc+1/Ld。
基于前述算法可知，标定控制参数为：
α＝αa*Ka+αb*Kb+αc*Kc+αd*Kd；
β＝βa*Ka+βb*Kb+βc*Kc+βd*Kd。
因此，在获得标定控制参数后，即可驱动长焦相机进行成像，从而实现对标定点的高解析度拍摄。采用本发明实施例的插值计算方法，可有效减少映射表的条目，在建立映射表时，无需针对长焦相机的所有可达点进行建立，极大减轻建立映射表的负担，提高工作效率。同时，由于映射表条目的减少，能够有效提升检索速度。特别是在LUT实现方式中，可大大减少多路复用器(MUX)的数量，减少集成电路的复杂度，且由于映射表中的控制参数都是预先设置的，可预先校正后避免光路畸变所导致定位不准的问题。本发明实施例可应用于课堂中，通过广角相机拍摄得到的广角图像包括多张课桌，然后基于该广角图像识别得到放置于课桌上的文档(如试卷)，然后逐一将各文档的其中一个像素(优选为中心像素)作为标定点，从映射表中查找到多个控制参数，经插值计算后得到标定控制参数，驱动长焦相机逐一对各个文档进行拍摄，从而获取到文档的高清图像。
请参见图5，是本发明实施例提供的一种建立映射表的方法的流程示意图，在所述S10中，包括：
S11：控制所述双目成像***对印有二维码矩阵的标定卡进行成像，得到广角图像和长焦图像；其中，每个二维码编码其自身在所述二维码矩阵中的行列坐标；
S12：根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，以及根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系；
S13：根据长焦图像坐标与行列坐标的对应关系确定长焦图像的中心像素所对应的行列坐标；
S14：根据长焦图像的中心像素所对应的行列坐标、广角图像坐标与行列坐标的对应关系，确定长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标；
S15：以长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标为索引，以该长焦相机成像时的控制参数为返回值，建立所述映射表。
为便于理解，请参见如图6所示的标定卡，标定卡上印有二维码矩阵，每个二维码编码其自身在所述二维码矩阵中的行列坐标。其中，二维码的类型不具体限定，例如可以为QR Code、Data Matrix、Maxi Code等。在本发明一种实施方式中，编码二维码矩阵中心的二维码(即如图6所示的第3行第5列的二维码)的行列坐标为(0，0)，然后以该二维码为基准，编码其它二维码的行列坐标。如编码其左边相邻的二维码(即如图6所示的第3行第4列的二维码)的行列坐标为(0，-1)，编码其右边相邻的二维码(即如图6所示的第3行第6列的二维码)的行列坐标为(0，1)，编码其下边相邻的二维码(即如图6所示的第4行第5列的二维码)的行列坐标为(1，0)，编码其上边相邻的二维码(即如图6所示的第2行第5列的二维码)的行列坐标为(-1，0)，以此类推。
因此，对所述标定卡进行成像所得到的长焦图像或广角图像中，可确定所述二维码的行列坐标。然后，可基于所述二维码确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系、长焦图像坐标与行列坐标的对应关系。
具体的，根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S121：基于所述广角图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S122：根据所述广角图像中所述二维码的中心像素的广角图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系。
其中，所述广角图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵。
具体的，根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S123：基于所述长焦图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S124：根据所述长焦图像中所述二维码的中心像素的长焦图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系。
其中，所述长焦图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵。
由于建立广角图像坐标与行列坐标之间的对应关系、建立长焦图像坐标与行列坐标之间的对应关系的原理类似，现以建立广角图像坐标与行列坐标之间的对应关系为例进行说明。
首先，基于所述广角图像，可通过对二维码进行解析，得到二维码所编码的行列坐标。同时，以二维码中任意一个像素点的广角图像坐标为对应，从而确定m组对应的坐标。具体的，在确定m组对应的坐标时，与行列坐标对应的广角图像坐标优选为二维码中心像素点的广角图像坐标，若二维码的中心处于多个像素点间，则与行列坐标对应的广角图像坐标优选为所述多个的像素点的坐标平均值，或者选择以其中一个像素点的坐标作为和行列坐标对应的广角图像坐标。
其中，若要建立仿射变换矩阵，则m为大于等于3的正整数，若要建立透视变换矩阵，则m为大于等于4的正整数。在此以仿射变换矩阵进行说明，在建立仿射变换矩阵时，可采用公式：
其等价于：
其中，x表示广角图像坐标的横坐标，y表示广角图像坐标的纵坐标，u表示行列坐标的行坐标，v表示行列坐标的纵坐标。根据上述公式可以，建立仿射变换矩阵时需要求解6个未知数，代入3组对应的广角图像坐标和行列坐标即可进行求解。基于类似的过程，可建立长焦图像坐标与行列坐标的对应关系，此处不再赘言。
建立了广角图像坐标与行列坐标的对应关系、长焦图像坐标与行列坐标的对应关系后，可根据长焦图像坐标与行列坐标的对应关系确定长焦图像的中心像素所对应的行列坐标。具体的，将长焦图像的中心像素的长焦图像坐标代入长焦图像坐标与行列坐标之间的仿射变换矩阵或者透视变换矩阵，即可得到长焦图像的中心像素所对应的行列坐标。
进一步的，将长焦图像的中心像素所对应的行列坐标代入广角图像坐标与行列坐标之间的仿射变换矩阵或者透视变换矩阵，即可确定长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标。
此时，获取该长焦相机成像时的控制参数作为映射表中的返回值，而以长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标作为该返回值的索引，从而在映射表中建立一对映射关系。若要建立下一组映射关系，则通过变换控制参数，并重复以上过程。
在一些场景中，由于广角相机的解析能力有限，拍摄得到的广角图像如图7所述，无法进行二维码解析，导致无法获取二维码所对应的行列坐标(长焦图像则无需担心此问题)。因此，本发明实施例还提供一种获取广角图像中二维码所对应行列坐标的方法，请参见图8，在所述S121中，包括：
S1211：将所述广角图像转换为灰度图像并进行二值化处理；
S1212：对经过二值化处理的广角图像进行连通域分析获取多个色块；
S1213：剔除面积不符合预设标准的色块；
S1214：确定重心距离广角图像的中心像素最近的色块为种子色块，并设定其行列坐标与二维码矩阵中心的二维码所编码的行列坐标相同；
S1215：基于所述种子色块，给每一个色块设定对应的行列坐标，以确定各个二维码所对应的行列坐标。
具体的，可将如图7所示的广角图像转换为灰度图像，并进行二值化处理和连通域分析，得到包括多个色块的广角图像。然后，剔除面积小于Amin或面积大于Amax的色块，得到如图9所示的广角图像。其中Amin和Amax为预设值。
基于如9所示的广角图像，计算各个色块的重心，所述色块的重心为该色块的所有像素点的x坐标的均值、所有像素y坐标的均值。然后，找出重心距离广角图像的中心像素最近的色块，将其作为种子色块(即第3行第5列的色块)，并设定其行列坐标与二维码矩阵中心的二维码所编码的行列坐标相同。如，二维码矩阵中心的二维码所编码的行列坐标为(0，0)，则设定种子色块的行列坐标为(0，0)，并基于所述种子色块，给每一个色块设定对应的行列坐标，以确定各个二维码所对应的行列坐标。具体的，若设定种子色块的行列坐标为(0，0)，设定其左边相邻的色块的(即第3行第4列的色块)行列坐标为(0，-1)，设定其右边相邻的色块(即第3行第6列的色块)的行列坐标为(0，1)，设定其下边相邻的色块(即第4行第5列的色块)的行列坐标为(1，0)，设定其上边相邻的色块(即第2行第5列的色块)的行列坐标为(-1，0)，以此类推。
在本发明一种实施方式中，可先对灰度图像进行滤波再进行二值化处理，优选为低通滤波。
在本发明一种实施方式中，可先对经过二值化处理的图像进行形态学腐蚀操作(erode)，再进行连通域分析，从而可将细长和小面积的干扰目标消除，而基本不影响色块的重心。
本发明实施例还提供一种更为精确的查找相邻色块的方法，请参见图10，在S1215中，包括：
S12151：以所述种子色块的重心坐标的纵坐标为基准，向左/右查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的列坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的纵坐标为基准，继续向左/右查找下一个色块，直至到达广角图像边界；
S12152：对于确定了行坐标的色块，以其本身的重心坐标的横坐标为基准，分别向上/下查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的行坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的横坐标为基准，继续向上/下查找下一个色块，直至到达广角图像边界。
具体的，以种子色块的行列坐标为(0，0)的场景进行说明，记所述种子色块的重心坐标为(xe，ye)。
首先，找出所有行坐标为0的色块：在y＝ye的水平线上向左查找最邻近的色块，其重心坐标为(xf,yf)，设定其行列坐标为(0,-1)，然后在y＝yf的水平线上向左继续查找下一个最邻近的色块，递归进行此过程，直至到达图像左边界，从而找出与种子色块属于同一行的左半边所有色块。然后，用相同的方法找出与种子色块属于同一行的右半边所有色块，据此得到了行坐标为0的所有色块。由于同一行色块中相邻列色块的重心坐标的y坐标变化不大，即便是校正卡相对广角相机由轻微的倾斜和/或旋转、广角相机自身镜头轻微畸变，也总是能够可靠的从一个色块找到水平方向上下一个最邻近的色块。
然后，将每个行坐标为0的色块(即在前述步骤中确定了行列坐标的色块)作为起点色块，分别找出所有与之在同一列的色块。定义起点色块(0,C)的重心坐标为(xg,yg)，在x＝xg的垂线上向上查找最邻近的色块，其重心坐标为(xh,yh)，设定其行列坐标为(-1,C)，然后在x＝xh的垂线上向上继续查找最邻近的色块，递归进行此过程，直至到达图像上边界，从而找出与起点色块属于同一列的上半边所有色块。然后，用相同的方法找出与起点色块属于同一列的下半边所有色块，据此得到了列坐标为C的所有色块。由于同一列色块中相邻行色块的重心坐标的x坐标变化不大，即便是校正卡相对广角相机由轻微的倾斜和/或旋转、广角相机自身镜头轻微畸变，也总是能够可靠的从一个色块找到垂直方向上下一个最邻近的色块。
在一些应用场景中，由于广角图像的中心未必对应标定卡的中心，在这些情况下，如果广角图像采用前述的方式设定行列坐标，而长焦图像直接解析二维码得到行列坐标，将导致行列坐标不匹配。因此，本发明实施例还提供了一种对行列坐标进行修正的方法，请参见图11，在所述S1215之后，所述方法还包括：
S1216：对于行坐标相同的色块，计算该行色块的颜色平均值，以及对于列坐标相同的色块，计算该列色块的颜色平均值；
S1217：基于所述颜色平均值，确定基准行和基准列；
S1218：根据所述基准行、基准列所预先编码的行列坐标和通过种子色块查找时所设定的行列坐标之间的差值，确定行坐标修正值和列坐标修正值；
S1219：根据所述行坐标修正值和所述列坐标修正值对每一个色块对应的行列坐标进行修正。
具体的，所述二维码矩阵中包括基准行和基准列，所述基准行和基准列中的二维码的颜色不同于二维码矩阵中的其它二维码。在本发明一种优选的实施方式中，如图6所示，所述基准行为所述二维码矩阵的中间行，所述基准列为所述二维码矩阵的中心列。显然易见的是，基准行可以设置为二维码矩阵的任意一行，所述基准列为二维码矩阵的任意一列。或者，以所述二维码矩阵的2条对角线为基准行和基准列。
对于行坐标相同的色块，计算该行色块的颜色平均值。例如，采用RGB颜色模式进行计算，则先确定色块中，各个像素点的R通道、G通道和B通道的颜色值，然后，按照每个通道独立计算的方式，分别确定R通道的颜色平均值、G通道的颜色平均值和B通道的颜色平均值。由于预先知道了基准行的颜色，则可根据每行的颜色平均值，确定哪一个行色块对于基准行。同理，可确定哪一列色块对应基准列。需要说明的是，本发明不限定颜色模式，还可以为CMYK或者LAB等颜色模式。
对于基准行而言，现已知所设定的行列坐标，且已知所编码的行列坐标。因此，可计算得到它们之间的差值。如基准行所设定的行坐标为S，其在二维码矩阵中所编码的行坐标为0，则可确定它们之间的差值为S，在此将其作为行坐标修正值，将每一个色块的行坐标减去S，得到最终各个色块的行坐标。
同理，对于基准列而言，现已知所设定的行列坐标，且已知所编码的行列坐标。因此，可计算得到它们之间的差值。如基准列所设定的列坐标为D，其在二维码矩阵中所编码的列坐标为0，则可确定它们之间的差值为D，在此将其作为列坐标修正值，将每一个色块的列坐标减去D，得到最终各个色块的列坐标。
因此，本发明实施例可以应用于更多的场景中，无需保证广角相机的成像中心对准标定卡。
基于结合图7至图11所描述的技术方案，可在广角图像无法解析二维码时，通过确定各个色块所对应的行列坐标，并以所述色块的行列坐标作为对应二维码的行列坐标，从而基于广角图像建立广角图像坐标和行列坐标之间的对应关系。基于以上所公开的技术方案，本领域技术人员容易简单推理得到另一种技术方案：将标定卡上的二维码以其它方式进行排列，如分别以多组二维码环形排列，每组环形排列的二维码的中心点构成一个圆，这些圆构成同心圆。同时，编码所述二维码时，采用极坐标系。显然，通过改变标定卡二维码的排列方式和本发明实施例所公开的技术方案无本质区别，因视为本发明的简单变换。
请参见图12，本发明实施例还提供了一种双目成像***的控制装置，所述装置包括：
映射建立模块，用于建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
广角成像控制模块，用于控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
检索模块，用于从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
插值计算模块，用于基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
长焦成像控制模块，用于根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
另外，结合图2描述的本发明实施例的双目成像***的控制方法可以由双目成像***来实现。图13示出了本发明实施例提供的双目成像***的硬件结构示意图。
双目成像***可以包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器。
具体地，上述处理器可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)，或者可以被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。
存储器可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器可包括硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器包括只读存储器(ROM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、电可改写ROM(EAROM)或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器通过读取并执行存储器中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种双目成像***的控制方法。
在一个示例中，双目成像***还可包括通信接口和总线。其中，如图13示，处理器、存储器、通信接口通过总线连接并完成相互间的通信。
通信接口，主要用于实现本发明实施例中各模块、装置、单元和/或设备之间的通信。
总线包括硬件、软件或两者，将双目成像***的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口(AGP)或其他图形总线、增强工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、超传输(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、无限带宽互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微信道架构(MCA)总线、***组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCI-X)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会局部(VLB)总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线可包括一个或多个总线。尽管本发明实施例描述和示出了特定的总线，但本发明考虑任何合适的总线或互连。
另外，结合上述实施例中的双目成像***的控制方法，本发明实施例可提供一种计算机可读存储介质来实现。该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令；该计算机程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种双目成像***的控制方法。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种双目成像***的控制方法，所述双目成像***包括广角相机和长焦相机，其特征在于，所述方法包括：
S10：建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
S20：控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
S30：从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
S40：基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
S50：根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S40中，包括：
S41：确定所述n个控制参数所各自对应的权重系数；其中，所述权重系数与所述权重系数所对应的广角图像坐标相对于标定点的广角图像坐标的距离呈反相关；
S42：将所述n个控制参数与各自所对应的权重系数的乘积之和作为所述标定控制参数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述S10中，包括：
S11：控制所述双目成像***对印有二维码矩阵的标定卡进行成像，得到广角图像和长焦图像；其中，每个二维码编码其自身在所述二维码矩阵中的行列坐标；
S12：根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，以及根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系；
S13：根据长焦图像坐标与行列坐标的对应关系确定长焦图像的中心像素所对应的行列坐标；
S14：根据长焦图像的中心像素所对应的行列坐标、广角图像坐标与行列坐标的对应关系，确定长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标；
S15：以长焦图像的中心像素所对应广角图像坐标为索引，以该长焦相机成像时的控制参数为返回值，建立所述映射表。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述S12中，所述根据所述广角图像中的二维码，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S121：基于所述广角图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S122：根据所述广角图像中所述二维码的中心像素的广角图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定广角图像坐标与行列坐标的对应关系；
所述根据所述长焦图像中的二维码，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系，包括：
S123：基于所述长焦图像确定各个二维码所对应的行列坐标；
S124：根据所述长焦图像中所述二维码的中心像素的长焦图像坐标和所述二维码对应的行列坐标，确定长焦图像坐标与行列坐标的对应关系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述S121中，包括：
S1211：将所述广角图像转换为灰度图像并进行二值化处理；
S1212：对经过二值化处理的广角图像进行连通域分析获取多个色块；
S1213：剔除面积不符合预设标准的色块；
S1214：确定重心距离广角图像的中心像素最近的色块为种子色块，并设定其行列坐标与二维码矩阵中心的二维码所编码的行列坐标相同；
S1215：基于所述种子色块，给每一个色块设定对应的行列坐标，以确定各个二维码所对应的行列坐标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在S1215中，包括：
S12151：以所述种子色块的重心坐标的纵坐标为基准，向左/右查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的列坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的纵坐标为基准，继续向左/右查找下一个色块，直至到达广角图像边界；
S12152：对于确定了行坐标的色块，以其本身的重心坐标的横坐标为基准，分别向上/下查找下一个色块，每次查找到新色块后，将上一个色块的行列坐标的行坐标相应减1或加1，作为新色块的行列坐标，然后以新色块的重心坐标的横坐标为基准，继续向上/下查找下一个色块，直至到达广角图像边界。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述二维码矩阵中包括基准行和基准列，所述基准行和基准列中的二维码的颜色不同于二维码矩阵中的其它二维码，在所述S1215之后，所述方法还包括：
S1216：对于行坐标相同的色块，计算该行色块的颜色平均值，以及对于列坐标相同的色块，计算该列色块的颜色平均值；
S1217：基于所述颜色平均值，确定基准行和基准列；
S1218：根据所述基准行、基准列所预先编码的行列坐标和通过种子色块查找时所设定的行列坐标之间的差值，确定行坐标修正值和列坐标修正值；
S1219：根据所述行坐标修正值和所述列坐标修正值对每一个色块对应的行列坐标进行修正。
8.根据权利要求3-7任一项所述的方法，其特征在于，所述广角图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵；所述长焦图像坐标与行列坐标的对应关系为仿射变换矩阵或透视变换矩阵。
9.一种双目成像***的控制装置，所述双目成像***包括广角相机和长焦相机，其特征在于，所述装置包括：
映射建立模块，用于建立映射表；其中，所述映射表的索引为广角相机的广角图像坐标，所述映射表的返回值为长焦相机的控制参数；
广角成像控制模块，用于控制所述广角相机进行成像得到标定图像；
检索模块，用于从所述标定图像中确定一个像素点作为标定点，以所述标定点的广角图像坐标为索引，从所述映射表中检索得到n个控制参数，n为大于1的正整数；
插值计算模块，用于基于检索得到的n个控制参数和所述n个控制参数在映射表中所对应的广角图像坐标进行插值计算，得到标定控制参数；
长焦成像控制模块，用于根据所述标定控制参数控制所述长焦相机进行成像。
10.一种基于双目成像***，其特征在于，包括：至少一个处理器、至少一个存储器以及存储在所述存储器中的计算机程序指令，当所述计算机程序指令被所述处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，当所述计算机程序指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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