基于颜色棋盘的摄像机-投影仪标定方法、系统及介质技术方案

本发明专利技术公开了一种基于颜色棋盘的摄像机

Camera projector calibration method, system and medium based on color checkerboard

【技术实现步骤摘要】
基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法、系统及介质


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其是一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法、系统及介质。

技术介绍

[0002]在三维成像的结构光系统中，摄像机
‑
投影仪校准是必不可少的，而校准的一个普遍难题是必须捕获两个不同的棋盘。首先，需要在基准面上安装一个物理棋盘，以获取相机参数；其次，必须移除物理棋盘再投射投影棋盘以获取投影仪参数，因为物理棋盘会干扰获得投影仪参数所需的投影图案。因此，现有的摄像机
‑
投影仪标定方法流程复杂，需要进行多次拍照才能完成标定，需要耗费一定的人力和时间来进行物理棋盘的安装与移除，影响了摄像机
‑
投影仪标定的效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术实施例的一个目的在于提供一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，该方法提高了基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定的效率，降低了人力成本和时间成本。
[0005]本专利技术实施例的另一个目的在于提供一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定系统。
[0006]为了达到上述技术目的，本专利技术实施例所采取的技术方案包括：
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，包括以下步骤：
[0008]通过投影仪将投影棋盘投影到预先设置有物理棋盘的参考平面，得到叠加颜色棋盘，其中，所述投影棋盘的第一颜色与所述物理棋盘的第二颜色不同，所述参考平面的颜色为白色；
[0009]通过摄像机获取所述叠加颜色棋盘的第一图像信息；
[0010]确定第一颜色分量和第二颜色分量，使得所述第一颜色具有所述第一颜色分量但不具有所述第二颜色分量，所述第二颜色具有所述第二颜色分量但不具有所述第一颜色分量；
[0011]根据所述第一颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第一灰度图像，根据所述第二颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第二灰度图像；
[0012]根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定所述投影仪的第一参数和所述摄像机的第二参数。
[0013]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一颜色为青色，所述第二颜色为黄色，所述第一颜色分量为蓝色分量，所述第二颜色分量为红色分量。
[0014]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述投影棋盘的棋盘格图案和所述物理棋
盘的棋盘格图案均通过下式生成：
[0015][0016]g
x
(x，y)＝sin(πx)，
[0017]g
y
(x，y)＝sin(πy)，
[0018]g
r
(x，y)＝sin[2θ(x，y)]sin[2(n+1)θ(x，y)]，
[0019]θ(x，y)＝arctan(y，x)，
[0020]其中，所述投影棋盘的棋盘格图案的y轴与所述物理棋盘的棋盘格图像的y轴反向设置，sign[
·
]表示符号函数，x∈[
‑
n，n+2]，y∈[
‑
n，n+1]，n表示参考线的数量。
[0021]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定所述投影仪的第一参数和所述摄像机的第二参数这一步骤，其具体包括：
[0022]根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定结构光系统；
[0023]根据所述结构光系统确定第一单应矩阵和第二单应矩阵，所述第一单应矩阵表示图像平面中的点与参考平面中的点的对应关系矩阵，所述第二单应矩阵表示滑动平面中的点与参考平面中的点的对应关系矩阵；
[0024]根据所述第一单应矩阵确定所述摄像机的第二参数，根据所述第二单应矩阵确定所述投影仪的第一参数。
[0025]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一单应矩阵通过下式确定：
[0026][0027]其中，μ表示图像平面中的点，ρ表示参考平面中的点，表示齐次算子，G
i
表示第一单应矩阵；
[0028]所述第二单应矩阵通过下式确定：
[0029][0030]G
s
＝G
‑1G
i
，
[0031]其中，ν表示滑动平面中的点，G表示第三单应矩阵，所述第三单应矩阵表示图像平面中的点与滑动平面中的点的对应关系矩阵，G
s
表示第二单应矩阵。
[0032]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一参数包括第一内在参数和第一外在参数，所述第二参数包括第二内在参数和第二外在参数，所述第一参数和所述第二参数通过奇异值分解法计算得到。
[0033]进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述第一参数和所述第二参数通过下式确定：
[0034][0035][0036][0037][0038]其中，K
s
表示第一内在参数，(R
s,k
，t
s,k
)表示第一外在参数，K
i
表示第二内在参数，(R
i,k
，t
i,k
)表示第二外在参数，x(μ)、y(μ)以及z(μ)表示图像平面中的点μ在参考平面中对应的点的x坐标、y坐标以及z坐标，表示齐次算子，ν(μ)表示图像平面中的点μ在滑动平面中对应的点。
[0039]第二方面，本专利技术实施例提供了一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定系统，包括：
[0040]叠加颜色棋盘投影模块，用于通过投影仪将投影棋盘投影到预先设置有物理棋盘的参考平面，得到叠加颜色棋盘，其中，所述投影棋盘的第一颜色与所述物理棋盘的第二颜色不同，所述参考平面的颜色为白色；
[0041]图像获取模块，用于通过摄像机获取所述叠加颜色棋盘的第一图像信息；
[0042]颜色分量确定模块，用于确定第一颜色分量和第二颜色分量，使得所述第一颜色具有所述第一颜色分量但不具有所述第二颜色分量，所述第二颜色具有所述第二颜色分量但不具有所述第一颜色分量；
[0043]灰度图像提取模块，用于根据所述第一颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第一灰度图像，根据所述第二颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第二灰度图像；
[0044]参数确定模块，用于根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定所述投影仪的第一参数和所述摄像机的第二参数。
[0045]第三方面，本专利技术实施例提供了一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定装置，包括：
[0046]至少一个处理器；
[0047]至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0048]当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，其特征在于，包括以下步骤：通过投影仪将投影棋盘投影到预先设置有物理棋盘的参考平面，得到叠加颜色棋盘，其中，所述投影棋盘的第一颜色与所述物理棋盘的第二颜色不同，所述参考平面的颜色为白色；通过摄像机获取所述叠加颜色棋盘的第一图像信息；确定第一颜色分量和第二颜色分量，使得所述第一颜色具有所述第一颜色分量但不具有所述第二颜色分量，所述第二颜色具有所述第二颜色分量但不具有所述第一颜色分量；根据所述第一颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第一灰度图像，根据所述第二颜色分量从所述第一图像信息中提取对应颜色通道的第二灰度图像；根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定所述投影仪的第一参数和所述摄像机的第二参数。2.根据权利要求1所述的一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，其特征在于：所述第一颜色为青色，所述第二颜色为黄色，所述第一颜色分量为蓝色分量，所述第二颜色分量为红色分量。3.根据权利要求1所述的一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，其特征在于，所述投影棋盘的棋盘格图案和所述物理棋盘的棋盘格图案均通过下式生成：g
x
(x，y)＝sin(πx)，g
y
(x，y)＝sin(πy)，g
r
(x，y)＝sin[2θ(x，y)]sin[2(n+1)θ(x，y)]，θ(x，y)＝arctan(y，x)，其中，所述投影棋盘的棋盘格图案的y轴与所述物理棋盘的棋盘格图像的y轴反向设置，sign[
·
]表示符号函数，x∈[
‑
n，n+2]，y∈[
‑
n，n+1]，n表示参考线的数量。4.根据权利要求1所述的一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，其特征在于，所述根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定所述投影仪的第一参数和所述摄像机的第二参数这一步骤，其具体包括：根据所述第一灰度图像和所述第二灰度图像确定结构光系统；根据所述结构光系统确定第一单应矩阵和第二单应矩阵，所述第一单应矩阵表示图像平面中的点与参考平面中的点的对应关系矩阵，所述第二单应矩阵表示滑动平面中的点与参考平面中的点的对应关系矩阵；根据所述第一单应矩阵确定所述摄像机的第二参数，根据所述第二单应矩阵确定所述投影仪的第一参数。5.根据权利要求4所述的一种基于颜色棋盘的摄像机
‑
投影仪标定方法，其特征在于，所述第一单应矩阵通过下式确定：其中，μ表示图像平面中的点，ρ表示参考平面中的点，表示齐次算子，G
i
表示第一单应矩阵；
所述第二单应矩阵通过下式确定：G
s
＝G
‑1G
i

【专利技术属性】
技术研发人员：杨继武，
申请(专利权)人：广州创一网络传媒有限公司，
类型：发明
国别省市：