用于相机标定的标靶及系统的制作方法

本实用新型涉及相机标定技术领域，更具体地，涉及一种用于相机标定的标靶及系统。

背景技术：

相机标定是机器视觉、摄影测量、3d成像和图像几何校正等工作中的关键技术之一，它的主要作用是估计相机的内外参数。标定结果的精度和标定算法的稳定性直接影响后续工作的准确性。一般的标定方法中，不仅需要采集多张图像，因此需要人为的移动标定板或是相机，并且在标定时标靶和相机之间的距离也需要满足相机的工作距离，在实际的应用中，不仅费时费力，也增加了标靶的制作成本。

技术实现要素：

本申请提供了一种用于相机标定的标靶及系统，在该系统中，通过该标靶可以在降低标靶的制作成本的同时只采集一幅标靶图像实现对相机的快速高精度的标定。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供了一种用于相机标定的标靶，其包括底板；多个阶梯状标靶，所述多个阶梯状标靶设置于所述底板上，其中，每个所述阶梯状标靶均包括具有多个台阶的凸台，所述多个台阶具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板，且所述多个台阶由靠近所述底板向远离所述底板的方向逐渐变小；多个标记环，每个阶梯状标靶的每个所述台阶上均设置有所述标记环。

可选的，所述标记环的反射率不同于所述阶梯状标靶以及所述底板的反射率。

可选的，所述标记环与所述阶梯状标靶以及所述底板的材质不同，以形成不用的反射率。

可选的，每个阶梯状标靶的每个所述台阶的边缘均设置所述标记环。

可选的，所述多个阶梯状标靶呈阵列分布，每个所述阶梯状标靶的尺寸以及台阶数相同。

可选的，每个阶梯状标靶为具有多个台阶的圆形凸台，每个台阶的直径呈线性变化，其中，距离所述底板最近的台阶的直径最大，距离所述底板最远的台阶的直径最小。

可选的，所述阶梯状标靶的各个台阶边缘的连线与所述阶梯状标靶的轴线的夹角大于所述相机的最大视场角。

可选的，所述标靶还包括箱体，所述箱体包括容纳仓，所述底板、多个阶梯状标靶以及多个标记环容置于所述容纳仓内。

可选的，所述标靶还包括光源，所述光源设置于所述容纳仓内。

本申请实施例提供了一种相机标定系统，该系统包括相机、增距镜、电子设备以及如前所述的标靶，所述增距镜设置于所述相机与所述标靶之间，所述相机与所述电子设备电性连接；所述电子设备用于根据标靶图像对所述相机进行标定，所述标靶图像为所述相机透过所述增距镜拍摄所述标靶得到。

本申请提供的用于相机标定的标靶及系统，该标靶包括底板；多个阶梯状标靶，所述多个阶梯状标靶设置于所述底板上，其中，每个所述阶梯状标靶均包括具有多个台阶的凸台，所述多个台阶具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板，且所述多个台阶由靠近所述底板向远离所述底板的方向逐渐变小；多个标记环，每个阶梯状标靶的每个所述台阶上均设置有所述标记环。从而相机可以通过增距镜拍摄放大的后所述标靶得到标靶图像，在对工作距离较长的相机进行标定时，对标靶尺寸以及标靶与相机之间的距离进行了控制，并且不需要移动标靶或相机采集多幅标靶图像，在降低相机标定难度的同时实现只采集一幅标靶图像完成对相机的快速及高精度的标定。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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示出了本申请一个实施例提供的相机标定系统的示意图。

图2示出了本申请一个实施例提供的用于相机标定的标靶结构示意图。

图3示出了本申请一个实施例提供的用于相机标定的标靶的侧视图。

图4示出了本申请一个实施例提供的用于相机标定的标靶中的阶梯状标靶的结构示意图。

图5示出了本申请另一个实施例提供的用于相机标定的标靶结构示意图。

图6示出了根据所述本申请实施例提供的标靶得到的标靶图像的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

相机标定是机器视觉、摄影测量、3d成像和图像几何校正等工作中的关键技术之一，它的主要作用是估计相机的内外参数。标定结果的精度和标定算法的稳定性直接影响后续工作的准确性。在对相机的标定过程中，需要考虑相机正常使用是的工作距离，在对相机标定时，相机与标靶之间的距离应该与相机正常使用时的工作距离大致相同。

对相机相关的标定方法可以是采用平面标靶，已有基于平面标靶的工具软件，例如：matlab工具箱及opencv工具软件。在这些方法中，将平面标定板放置于相机前不同的位置采集多张标靶图像，以获得分布范围较大的标定原始数据。该方法需多次摆放标定板在不同位置并采集标靶图像，或者多次转动相机在不同方位并采集标靶图像。这种方式不仅费时费力，在对相机标定时，相机与标靶之间的距离需要与相机正常使用时的工作大致相同，对工作距离较长的相机如车载相机标定时，标靶与相机之间的距离较大，导致标靶的尺寸也会较大，不仅增加了标靶的制作成本，也增大了标定的难度。

因此，发明人提出了本实用新型的用于相机标定的标靶及系统，所述标靶包括底板；多个阶梯状标靶，所述多个阶梯状标靶设置于所述底板上，其中，每个所述阶梯状标靶均包括具有多个台阶的凸台，所述多个台阶具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板，且所述多个台阶由靠近所述底板向远离所述底板的方向逐渐变小；多个标记环，每个阶梯状标靶的每个所述台阶上均设置有所述标记环。从而相机可以通过增距镜拍摄放大的后所述标靶得到标靶图像，在对工作距离较长的相机进行标定时，对标靶尺寸以及标靶与相机之间的距离进行了控制，并且不需要移动标靶或相机采集多幅标靶图像，在降低相机标定难度的同时实现只采集一幅标靶图像完成对相机的快速及高精度的标定。

下面将通过具体实施例对本申请实施例提供的相机标定的标靶及系统进行详细的说明。

请参阅图1，本实施例提供了一种相机标定系统，具体的该系统可以包括标靶100，增距镜200，相机300以及电子设备400。其中所述增距镜200设置于所述标靶100与相机300之间，所述相机300与所述电子设备400电性连接，其中，所述标靶100的中心与所述增距镜200的中心在同一基准线上，所述相机300用于通过所述增距镜200拍摄所述标靶100得到标靶图像，所述电子设备400对所述相机拍摄的标靶图像进行分析处理，确定所述相机300的成像模型参数，从而实现对所述相机300的标定。

所述标靶100的中心与所述增距镜200的中心在同一基准线上，增距镜200的光轴与标靶100的基准平面垂直，并将所述标靶100设置在小于增距镜200的焦距的位置，通过所述增距镜200可以将所述标靶100进行放大形成一个相对于所述标靶100放大后的虚拟标靶，其中，所述虚拟标靶的尺寸大于所述标靶100，从而，在对工作距离较长的相机如车载相机进行标定时，既满足了在工作距离对相机进行标定的要求，也对标靶100的尺寸进行了控制，降低了对相机标定的难度。

请参阅图2，示出了本申请提供的用于相机标定的标靶100，其中，所述标靶100包括底板110，阶梯状标靶120以及标记环130。在所述底板110上设置有多个阶梯状标靶120，在所述多个阶梯状标靶上设置有标记环130。具体的，可参阅图3，示出了所述标靶100的侧视图，其中，每个阶梯状标靶120均包括具有多个台阶121的凸台，所述多个台阶121具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板110，且所述多个台阶121由靠近底板110向远离所述底板110的方向逐渐变小，所述多个标记环130设置在每个阶梯状标靶120的每个台阶121上。

在底板110上可以设置有多个阶梯状标靶120，多个阶梯状标靶120均匀分布在所述底板110上。其中一个阶梯状标靶120可以设置在标靶视场中心位置，也就是在底板110的中心位置处设置有一个阶梯状标靶120，其余的阶梯状标靶120可以根据实际的需要分布在所述底板110上。所述多个阶梯状表标靶的数量不少于77个，从而可以使得在根据所述标靶100进行标定的精度更高。在本申请实施例中，设置的阶梯状标靶120的数量为77个，其分布方式为11*7的阵列分布，具体的，可以是在底板110长的方向上设置有11个阶梯状标靶120，在底板110宽的方向上设置7个阶梯状标靶120，从而在所述底板110的中心位置也会存在一个阶梯状标靶120。可以理解的是，阶梯状标靶120的数量以及分布方式可以根据实际的需求进行，在此不做限定。

每个阶梯状标靶120均包括凸台，所述凸台具有多个台阶121，多个台阶121具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板110，并且每个阶梯状标靶120的多个台阶121由靠近所述底板110向远离所述底板的方向逐渐变小。标记环130则设置在每个阶梯状标靶120的每个台阶121上。在所述底板110上的各个阶梯状标靶120之间台阶121的数量以及对应的大小尺寸完全相同

其中，所述阶梯状标靶120的台阶121的形状可以是三角形，矩形，圆形等，所述标记环130则为可以与所述台阶121相匹配的形状，具体的，所述台阶121的形状以及所述标记环130的形状可以根据实际的需求进行设置，在此不做限定。为了提升标定的精度，每个阶梯状标靶120的台阶121的数量不小于3个。具体的，每个阶梯状标靶120上的台阶121的数量也可以根据实际的需求进行选择。

在本申请实施例中，每个阶梯状标靶120为具有多个台阶121的圆形凸台，每个台阶121的直径呈线性变化，其中，距离所述底板110最近的台阶121的直径最大，距离所述底板110最远的台阶121的直径最小。

具体的，可参照图4，示出了阶梯状标靶120平面示意图。阶梯状标靶120的轴线123为各个台阶121的轴线，并且所述轴线123与底板垂直，所述阶梯状标靶120中的每个台阶121边缘的连线122与所述阶梯状标靶120的轴线123之间的夹角大于相机的最大视场角，从而可以保证附着在每个台阶121上的标记环130的图像不会发生相互遮挡，从而可以提高相机标定的精度。

标记环130设置在所述阶梯状标靶120上，具体的，设置在所述阶梯状标靶120的各个台阶121的边缘，所述阶梯状标靶120设置在所述底板110上。其中，所述标记环130的反射率不同于所述阶梯状标靶120以及所述底板110。从而可以在拍摄所述标靶100得到的标靶图像中，标记环的图像更加清楚，从而可以提升相机标定的精度。

作为一种实施方式，所述标记环130与所述阶梯状标靶120以及所述底板110的材质不同，以形成不同的反射率。所述阶梯状标靶120和所述底板110可以选用相同的反射率较低的材质，所述标记环130选用的材质可以是反射率大于所述阶梯状标靶120和所述底板110的材质。

作为另一种实施方式，所述标记环130与所述阶梯状标靶120以及所述底板110的颜色可以不同，以形成不同的反射率。所述标记环130的颜色可以是白色，而阶梯状标靶120和所述底板110的颜色可以是黑色，使得相机在拍摄所述标靶100得到的标靶图像中，标记环130的成像更加清晰，从而使得对相机的标定更加准确。

标记环130设置在所述阶梯状标靶120的各个台阶121的边缘。在一些实施方式中，所述标记环130可以是一个圆环，嵌套在各个台阶的边缘；或是一层反光膜，粘贴在各个台阶121的边缘，以形成所述标记环130。在一些实施方式中，可以对各个台阶121的边缘进行倒角或打磨处理，将倒角或打磨部分形成的圆环作为所述标记环130。

本申请实施例提供的用于相机标定的标靶100，所述标靶100包括底板110，多个阶梯状标靶120，以及多个标记环130，所述多个阶梯状标靶120设置于所述底板上，其中，每个阶梯状标靶120均包括具有多个台阶121的凸台，所述多个台阶121具有相同的轴线，所述轴线垂直与所述底板110；所述多个标记环130设置在所述每个阶梯状标靶120的每个台阶121上。基于所述标靶100，所述相机可以拍摄得到标靶图像，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现对相机的标定。

请参阅图5，示出了本申请一些实施例提供的用于相机标定的标靶100，所述标靶100还包括箱体140，所述箱体140包括容纳仓，所述容纳仓中容置底板110，多个阶梯状标靶120以及多个标记环130。所述多个阶梯状标靶120设置在所述底板110上，每个阶梯状标靶120包括具有多个台阶的凸台，所述多个台阶具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述但110，且所述多个台阶由靠近所述底板110向远离所述底板110的逐渐变小；多个标记环130设置在每个阶梯状标靶120的每个台阶上。具体的，所述底板110，所述多个阶梯状标靶120以及所述多个标记环130的具体设置，可以参照前述实施例的对应描述，为避免重复，在此不再赘述。

其中，所述标靶100还包括光源150，所述光源150设置在箱体140的容纳仓内，用于提供照明。所述光源150发出的光照射在所述底板110，阶梯状标靶120以及标记环130上，由于所述标记环130和所述底板110以所述阶梯状标靶120的反射率不同，在拍摄所述标靶得到的标靶图像中，所述标记环的图像就会更加清晰，具体的，请参阅图6，示出了标靶图像的示意图。在所述标靶图像中，由于所述标记环130的反射率不同于所述的底板110以及所述阶梯状标靶120，从而所述标记环130可以在标靶图像中形成清晰的圆环。

本申请实施例提供的用于相机标定的标靶100，所述标靶100包括底板110，多个阶梯状标靶120，多个标记环130，箱体140以及光源150。所述多个阶梯状标靶120设置于所述底板110上，其中，每个所述阶梯状标靶120均包括具有多个台阶的凸台，所述多个台阶具有相同的轴线，所述轴线垂直于所述底板110，且所述多个台阶由靠近所述底板向远离所述底板110的方向逐渐变小；多个标记环130设置在每个阶梯状标靶120的每个台阶上。所述箱体140的容纳仓内放置所述底板110，多个阶梯状标靶120以及多个标记环130，以及光源150，从而使得标靶100的光源充足，从而根据所述标靶100得到的标靶图像中标记环的成像更加清晰，再通过电子设备对所述标靶图像进行分析处理，即可实现对所述相机的标定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。