基于机械臂的相机标定系统及方法与流程

本发明涉及图像数据处理，尤其涉及一种基于机械臂的相机标定系统及方法。

背景技术：

1、目前，为了满足制造业转型升级发展的需求，计算机视觉系统与智能机器人协同作业方式被越来越多地使用，相机标定是计算机视觉领域中的一个基本问题。现有的相机标定主要依靠人来完成，人手持相机，移动相机到不同的位置，转动相机到达不同的姿态，以各种不同的位置和姿态来拍摄棋盘格，拍摄到的多组棋盘格照片经过张氏标定法的处理，计算得到相机的内参和外参，实现相机的标定。

2、但是，当需要标定的相机数多、工程量大的时候，这种方法受限于人本身的处理能力，不能连续运作，大大限制了相机标定的效率，同时这种方法繁琐复杂，工人需要长时间的学习才能学会如何旋转平移相机到达指定位置，拍摄到理想的棋盘格照片，才能得到准确的相机的内参和外参，实现相机的标定。

3、因此，亟需一种基于机械臂的相机标定系统及方法，解决了现有的相机标定方式中存在的效率低和标定精度低的技术问题。

4、上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是相关技术。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供了一种基于机械臂的相机标定系统及方法，旨在解决现有技术中对三维场景中的相机进行标定扫场效率低和标定精度不高的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种基于机械臂的相机标定系统，所述基于机械臂的相机标定系统包括：机械臂、路径控制模块、图像采集模块、相机服务器和数据处理模块；

3、所述机械臂，用于按照预置扫场路径移动，并将实际移动路径发送至所述路径控制模块；

4、所述路径控制模块，用于在所述实际移动路径与所述预置扫场路径不一致时，向所述机械臂发送路径更改指令，并向所述相机服务器发送相机关闭指令；

5、所述图像采集模块，用于采集运动图像，并将所述运动图像发送至所述相机服务器；

6、所述相机服务器，用于当接收到所述相机关闭指令时，将所述相机关闭指令发送至所述图像采集模块，以使所述图像采集模块暂停图像采集，并将接收的所述运动图像发送至所述数据处理模块；

7、所述数据处理模块，用于根据所述运动图像对光学动作捕捉相机进行相机标定，所述光学动作捕捉相机位于所述图像采集模块。

8、可选地，所述路径控制模块包括判断子模块和控制子模块；

9、所述判断子模块，用于判断所述实际移动路径与所述预置扫场路径是否一致；

10、所述控制子模块，用于在所述实际移动路径与所述预置扫场路径不一致时，向所述机械臂发送路径更改指令，并向所述相机服务器发送相机关闭指令。

11、可选地，所述机械臂上安装有光学标定装置，所述光学标定装置包括刚体基座、标定平板、固定杆、标定杆和反光球。

12、可选地，所述图像采集模块包括红外补光灯、多个光学动作捕捉相机和图像发送子模块；

13、所述红外补光灯，用于发射红外光源照射于所述反光球上，以使所述反光球反射所述红外光源至所述光学动作捕捉相机；

14、所述光学动作捕捉相机，用于采集反光球反射所述红外光源产生的光信号，并将所述光信号转换为运动图像；

15、所述图像发送子模块，用于将所述运动图像发送至所述相机服务器。

16、可选地，所述光学动作捕捉相机包括相机镜头、光学传感器和相机主控单元；

17、所述相机镜头，用于采集所述反光球反射所述红外光源产生的光信号；

18、所述光学传感器，用于将所述光信号转换为电信号，并通过mipi传输协议将所述电信号传输至所述相机主控单元；

19、所述相机主控单元，用于接收所述电信号，并对所述电信号进行图像信号处理转换为运动图像。

20、可选地，所述数据处理模块包括运动图像处理子模块和相机标定子模块；

21、所述运动图像处理子模块，用于对所述运动图像进行去噪预处理后，再将所述运动图像进行二值化处理，获得目标图像；

22、所述相机标定子模块，用于根据预设标定软件进行自动内参、外参和畸变参数获取所述目标图像的重投影误差和重建误差，并根据所述重投影误差和所述重建误差进行相机标定。

23、可选地，所述固定杆垂直于所述标定平板，所述固定杆与所述刚体基座邻近的一端固定至所述标定平板上。

24、可选地，所述固定杆的数量不小于三，且所述固定杆的数量与所述反光球的数量相同；

25、所述标定杆用于确认所述多个光学动作捕捉相机的预览窗口显示所述标定杆的红外标记点。

26、可选地，所述反光球位于固定杆远离刚体基座的一端，且任意两个反光球之间的球心距互不相同。

27、此外，为实现上述目的，本发明还提出一种基于机械臂的相机标定方法，所述方法包括以下步骤：

28、控制机械臂按照预置扫场路径移动，并将实际移动路径发送至路径控制模块；

29、在所述实际移动路径与所述预置扫场路径不一致时，所述路径控制模块向所述机械臂发送路径更改指令，并向相机服务器发送相机关闭指令；

30、通过图像采集模块采集运动图像，并将所述运动图像发送至相机服务器；

31、当所述相机服务器接收到所述相机关闭指令时，将所述相机关闭指令发送至所述图像采集模块，以使所述图像采集模块暂停图像采集，并将接收的所述运动图像发送至数据处理模块；

32、根据所述运动图像对光学动作捕捉相机进行相机标定，所述光学动作捕捉相机位于所述图像采集模块。

33、本发明控制机械臂按照预置扫场路径移动，并将实际移动路径发送至路径控制模块；在所述实际移动路径与所述预置扫场路径不一致时，所述路径控制模块向所述机械臂发送路径更改指令，并向相机服务器发送相机关闭指令；通过图像采集模块采集运动图像，并将所述运动图像发送至相机服务器；当所述相机服务器接收到所述相机关闭指令时，将所述相机关闭指令发送至图像采集模块，以使所述图像采集模块暂停图像采集，并将接收的所述运动图像发送至数据处理模块；根据所述运动图像对光学动作捕捉相机进行相机标定，所述光学动作捕捉相机位于所述图像采集模块。由于本发明是通过控制机械臂通过扫场方式采集运动图像，然后将运动图像发送至数据处理模块进行标定，相比于现有技术，本发明提高了对三维场景中的相机进行标定的效率和标定的准确度。

技术特征：

1.一种基于机械臂的相机标定系统，其特征在于，所述基于机械臂的相机标定系统包括：机械臂、路径控制模块、图像采集模块、相机服务器和数据处理模块；

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述路径控制模块包括判断子模块和控制子模块；

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述机械臂上安装有光学标定装置，所述光学标定装置包括刚体基座、标定平板、固定杆、标定杆和反光球。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述图像采集模块包括红外补光灯、多个光学动作捕捉相机和图像发送子模块；

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述光学动作捕捉相机包括相机镜头、光学传感器和相机主控单元；

6.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述固定杆垂直于所述标定平板，所述固定杆与所述刚体基座邻近的一端固定至所述标定平板上。

7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述固定杆的数量不小于三，且所述固定杆的数量与所述反光球的数量相同；

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述反光球位于固定杆远离刚体基座的一端，且任意两个反光球之间的球心距互不相同。

9.一种基于机械臂的相机标定方法，其特征在于，所述基于机械臂的相机标定方法包括以下步骤；

技术总结
本发明涉及图像数据处理技术领域，公开了一种基于机械臂的相机标定系统及方法，该方法包括：机械臂按照预置扫场路径移动，将实际移动路径发送至路径控制模块；在实际移动路径与预置扫场路径不一致时，路径控制模块向机械臂发送路径更改指令，向相机服务器发送相机关闭指令；图像采集模块采集运动图像，将运动图像发送至相机服务器；相机服务器接收到相机关闭指令时，将相机关闭指令发送至图像采集模块，使图像采集模块暂停图像采集，将接收的运动图像发送至数据处理模块；数据处理模块根据运动图像对光学动作捕捉相机进行相机标定。相比于现有技术，提高了对三维场景中的相机进行标定的效率和标定的准确度。

技术研发人员：罗军,黄斌,周会乐
受保护的技术使用者：江西科骏实业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15