機器視覺軟件Sherlock的應(yīng)用-標定

時間：2023-05-01 11:18:06 電子通信論文我要投稿

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摘要：介紹機器視覺軟件Sherlock如何對將相機像素坐標系轉(zhuǎn)換成實際測量或檢測所需要的坐標系，以及利用標定來修正相機CCD平面與物體測量平面不平行引起的畸變。

關(guān)鍵詞：標定（calibrate）校正放射性失真畸變虛擬相機

在應(yīng)用機器視覺進行檢測或測量時，要得到精確的測量值，需要相機CCD平面和實際檢測或測量零件的表面相平行。否則，將發(fā)生透視性失真，從而很難保證精度。相機CCD與零件表面的平行通常通過人工調(diào)整夾具來保證。但是，調(diào)整夾具不可能完全保證平行，而且需要耗費很長的時間。

相機所拍攝圖像的坐標系并不是用戶實際需要的坐標系，因此需要將坐標系轉(zhuǎn)換成用戶需要的坐標系。

機器視覺軟件Sherlock利用標定很容易修正仿射性失真引起的畸變，并可方便的進行坐標變換。

1 相機標定工作原理

相機標定就是將相機像素坐標系轉(zhuǎn)換成用戶實際測量或檢測所需要的坐標系，使虛擬攝像機以真實單位進行精密測量。

Sherlock的相機標定利用了透視算法進行標定。每一次失真的類型都不一定相同，透視校正算法將對仿射變換和線性透視畸變進行補償，特別是當攝像機平面和物體平面不平行的時候，圖像中物體的直線仍然是直的，但是平行線不再平行（如圖1，透視失真），標定將補償仿射變換和少量的非線性畸變。

Sherlock的相機標定方法是在一個虛擬相機中利用四點坐標系函數(shù)來建立四點的位置。這樣，根據(jù)相機中的四個點的位置同實際坐標的關(guān)系，Sherlock可以通過內(nèi)部數(shù)學轉(zhuǎn)換進行坐標變換，來校正仿射性失真或由于比例、偏移和旋轉(zhuǎn)（傾斜）引起的變化。

當攝像機傳感器平面和物體平面之間存在一個角度時，透視畸變就會發(fā)生。此時棋盤上的正方形看起來像梯形。透視畸變的數(shù)學公式如下：

u=(ax+by+c)/(hx+hy+I),

υ=(dx+ey+?)/(gx+hy+i)

（x,y）是攝像機或物體平面上的坐標，（u,v）是另一個平面上的轉(zhuǎn)換坐標。A,b,c,d,e,f,g,h和I是透視畸變算法從內(nèi)部取出用于轉(zhuǎn)換每個要求點的轉(zhuǎn)換參數(shù)。

2 相機標定的步驟

[1] [2]

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