一种标定板角点检测方法、装置及计算机存储介质与流程

1.本发明属于数字图像处理领域，尤其涉及一种标定板角点检测方法、装置及计算机存储介质。


背景技术：

2.标定板是一种常用的相机标定工具，其用途十分广泛，主要可用于对相机参数的标定，通过获取标定板角点求取相机的内外参数；对于鱼眼相机，标定板可用于畸变校正，将广角镜头成像恢复成符合正常视觉效果的图像；对于多个摄像机，通过拍摄同一个标定板，可以确定相机之间的位置关系，从而实现图像拼接等。标定板的图像简单，对比度明显，特征简单，角点易于检测，因此标定板被广泛地应用于计算机视觉领域，标定板角点检测的精确检测也是数字图像处理领域的重要课题。
3.目前对于标定板角点检测可通过人机交互的方法，但该方法需要人为选择标定板上的所有角点，耗时长，效率低，不利于广泛使用。对于自动检测的算法，一般主要是根据标定板的梯度变换，确定每个棋盘格的边缘，进而获得标定板角点。但这种方法在复杂背景下并不能很好的确定标定板角点，噪声较大的图像中角点附近梯度变化程度被削弱，容易造成漏检或错检。还有使用矩形模型比对确定标定板角点的方法，该方法不适用于鱼眼镜头成像，鱼眼镜头拍摄图像畸变较大，拍摄到的标定板棋盘格不符合矩形模板。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种标定板角点检测方法、装置及计算机存储介质，用于解决现有技术的不足。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明实施例提供了一种标定板角点检测方法，包括：
7.根据预设规则将获取的rgb图像转换成ycbcr图像以得到各像素点的亮度信息；
8.选定邻域范围坐标；其中邻域选定以待判断点坐标为中心，将周围360度范围平分n个方向，每个方向上取k个点，这些点共同构成待判断点的邻域；
9.确定标定板角点候选点；具体包括：将待检测点周围邻域n个方向平分四份代表四个象限，遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况，计算每种情况下各象限的邻域点的亮度和，其中对任一待检测点周围邻域n个方向的象限划分，应符合亮度和较大的两个象限互为对角；亮度和较小的另两个象限也互为对角；求取每种情况中亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的差值resp，最大差值resp对应的象限划分即该点最终的四个象限，该待检测点即为标定板角点候选点；
10.确定标定板角点；具体包括：依次检测每个候选角点，如果在该候选点周围预设范围内，存在resp值更大的候选点，则该点从候选点中去除，否则该点确定为标定板角点；
11.验证检测标定板角点的效果。
12.进一步地，将获取的rgb图像转换成ycbcr图像的预设规则如下：
13.y＝0.257*r 0.504*g 0.098*b 16
14.cb＝-0.148*r-0.291*g 0.439*b 128
15.cr＝0.439*r-0.368*g-0.071*b 128
16.进一步地，邻域点坐标(x,y)可采用平面极坐标表示如下：
17.其中r∈[1，k]a∈[0，n-1]
[0018]
进一步地，将周围360度范围平分n个方向，其中n为4的整数倍。
[0019]
进一步地，对于4个象限，根据每个象限邻域点的亮度和从大到小排序依次为d0、d1、d2和d3；亮度和为d0的象限与亮度和为d1的象限互为对角,亮度和为d3的象限与亮度和为d2的象限互为对角；且满足
[0020]
其中s为预设系数。
[0021]
进一步地，遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况可通过每次旋转直角坐标系实现将邻域点重新进行象限划分。
[0022]
进一步地，验证检测标定板角点的效果具体包括：
[0023]
首先判断检测到的标定板角点数目与实际的标定板角点个数是否相同，如数目不同则判定本次检测无效；
[0024]
若待检测的图像是鱼眼图像，需要将检测到的角点坐标映射到去畸变的校正图中，若待检测图像存在一定角点的偏转，需对检测到的角点坐标进行单应性变换，映射到无角度偏转的鸟瞰图视角图像中，再与理想标定板角点进行比对以保证检测到的角点坐标映射成为无畸变鸟瞰图视角坐标；
[0025]
以标定板边缘和中心值为检测依据进行检测；具体包括：求出所有角点的平均值，与理想标定板中心点比对，若大于设定阈值，判定本次检测无效；根据角点坐标，确定标定板的上下左右四个边缘值，与理想标定板对应边缘求差值，如果其中任一边缘差值超过设定阈值，判定本次检测无效。
[0026]
本发明实施例还提供了一种标定板角点检测装置，包括：
[0027]
图像转换模块，用于根据预设规则将获取的rgb图像转换成ycbcr图像以得到各像素点的亮度信息；
[0028]
邻域选取模块，用于选定邻域范围坐标；其中邻域选定以待判断点坐标为中心，将周围360度范围平分n个方向，每个方向上取k个点，这些点共同构成待判断点的邻域；
[0029]
第一确定模块，用于确定标定板角点候选点；确定标定板角点候选点具体包括：将待检测点周围邻域n个方向平分四份代表四个象限，遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况，计算每种情况下各象限的邻域点的亮度和，其中对任一待检测点周围邻域n个方向的象限划分，应符合亮度和较大的两个象限互为对角；亮度和较小的另两个象限也互为对角；求取每种情况中亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的差值resp，最大差值resp对应的象限划分即该点最终的四个象限，该待检测点即为标定板角点候选点；
[0030]
第二确定模块，用于确定标定板角点；确定标定板角点具体包括：依次检测每个候
选角点，如果在该候选点周围预设范围内，存在resp值更大的候选点，则该点从候选点中去除，否则该点确定为标定板角点；
[0031]
验证检测模块，用于验证检测标定板角点的效果。
[0032]
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以上所述标定板角点检测方法的步骤。
[0033]
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上所述的标定板角点检测方法的步骤。
[0034]
本发明提供的标定板角点检测方法可以全自动的应用于普通图像和畸变严重的鱼眼图像，精确的获取图像中标定板角点坐标。通过对每个点周围邻域划分出四个象限，根据象限之间关系判定该点是否为角点，实现对整个标定板所有角点的自动检测。
附图说明
[0035]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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。
[0036]
图1是本发明实施例提供的标定板角点检测方法的流程图；
[0037]
图2是确定标定板角点候选点时划分四象限过程；
[0038]
图3是图2划分四象限的最终划分方式；
[0039]
图4是不满足标定板角点条件的普通点不能很好划分出满足条件的四象限；
[0040]
图5是本发明实施例提供的标定板角点检测装置示意图。
具体实施方式
[0041]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0042]
图1所示为本发明实施例提供的一种标定板角点检测方法的流程示意图。包括以下步骤：
[0043]
s101、根据预设规则将获取的rgb图像转换成ycbcr图像以得到各像素点的亮度信息。
[0044]
将rgb图像转换成ycbcr图像。分离图像的亮度和色度信息能够避免颜色之间的干扰，更利于后续的图像处理。
[0045]
在本实施例中，将rgb图像转换成ycbcr图像可以采用如下的预设规则进行转换
[0046]
y＝0.257*r 0.504*g 0.098*b 16
[0047]
cb＝-0.148*r-0.291*g 0.439*b 128
[0048]
cr＝0.439*r-0.368*g-0.071*b 128
[0049]
将图像分成亮度信息和色度信息，避免颜色对角点识别检测的影响。
[0050]
s102、邻域选取模块，用于选定邻域范围坐标；其中邻域选定以待判断点坐标为中心，将周围360度范围平分n个方向，每个方向上取k个点，这些点共同构成待判断点的邻域。
[0051]
选定邻域范围坐标。判断图像中的一个点是否为标定板角点需要根据该点周围的像素点的亮度值，以待判断点坐标为中心，将周围360度范围平分n个方向，每个方向上取k个点，这些点共同构成该点的邻域。
[0052]
选定邻域范围坐标。为了确定标定板角点，需要对图像中的每个像素点进行判断，依据为每个点周围邻域像素点的亮度值，因此要设定邻域范围。以待检测点为中心，将周围360度平均分成n个方向，每个方向上选出k个点共同构成该点的邻域点。n优选4的整数倍。
[0053]
邻域点坐标(x,y)可采用平面极坐标表示如下：
[0054]
其中r∈[1，k]a∈[0，n-1]
[0055]
其中n和k的选择可以根据实际需要进行设定，在本发明的实施中，可以选定n＝32，k＝18。
[0056]
s103、确定标定板角点候选点；具体包括：将待检测点周围邻域n个方向平分四份代表四个象限，遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况，计算每种情况下各象限的邻域点的亮度和，其中对任一待检测点周围邻域n个方向的象限划分，应符合亮度和较大的两个象限互为对角；亮度和较小的另两个象限也互为对角；求取每种情况中亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的差值resp，最大差值resp对应的象限划分即该点最终的四个象限，该待检测点即为标定板角点候选点。
[0057]
确定标定板角点候选点。对于标定板角点，其周边分为两个白色格子，两个黑色格子，自然地分成四个象限。因此对图像中每个点，需确定最可能的四个象限划分方式。将待检测点周围邻域n个方向平分四份，代表四个象限。遍历n个方向分别属于不同象限的情况，计算每种情况下各象限的亮度和。理想的四个象限应该是两个象限中仅包含白色棋盘格点，两个象限仅包含黑色棋盘格点，且相同颜色互为对角。以该条件作为象限分隔判断依据，对任一点周围邻域n个方向的象限划分，应符合两个象限亮度和较大，且为对角，另两组亮度和较小，同样互为对角。
[0058]
对于图像中的点，对其n个方向的划分，存在多种象限划分均符合以上条件的情况，此时求取每种情况中亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的差值，最大差值对应的象限划分即该点最终的四个象限，并且该点作为标定板角点的候选点。
[0059]
确定标定板角点候选点。对于标定板角点，其邻域点分属两个互为对角的黑色格子和两个互为对角的白色格子。根据以上特点，对图像中所有点进行判断，获取候选点。
[0060]
对于每个点的邻域点，需要分成四个象限，根据四个象限之间的关系判断该点是否是标定板角点，因此首先需要确定对于每个点，其邻域点如何划分到四个象限。在本发明中选择使用枚举法将邻域中n个角度依次划分到四个象限中。对于图像中的每个点，统计邻域n个方向上每个方向上k个点的亮度和。将n个方向平均划分4份，对于4个象限，根据每个象限邻域点的亮度和从大到小排序依次为d0、d1、d2和d3；亮度和为d0的象限与亮度和为d1的象限互为对角,亮度和为d3的象限与亮度和为d2的象限互为对角；对于标定板角点应满足以下条件
[0061]
其中s为预设系数。
[0062]
s可根据实际情况自行设定，在本发明实施例中s＝3。对于标定板角点，d0即其中一个白色格子区域，d1是对角的白色格子区域，d2、d3分别代表两个黑色格子区域。以上条件说明白色格子区域亮度和应大于黑色格子，黑白格子之间的亮度差应远大于白色格子之间亮度差，也应远大于黑色格子之间亮度差。
[0063]
对于满足以上条件的象限划分，记录最大两象限亮度和与最小两象限亮度和的差值resp＝(d0 d1)-(d2 d3)，对于不满足上述不等式组的待检测点其resp值为0。然后依据枚举法，按照顺时针或逆时针方向转动直角坐标系，重新划分四象限。如果第一次划分n＝32个部分到四个象限，可将n＝[1,8]的邻域点划分到第一象限，n＝[9,16]的邻域点划分到第二象限，n＝[17,24]的邻域点划分到第三象限，n＝[25,32]的邻域点划分到第四象限，求出resp值。然后顺时针转动坐标轴重新将各区域划分，则n＝[2,9]的邻域点为第一象限，n＝[10,17]的邻域点为第二象限，n＝[18,25]的邻域点为第三象限，第四象限的点由n＝[26,32]与n＝1的邻域点共同构成。以此类推，完成所有可能的象限划分。
[0064]
遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况通过每次旋转直角坐标系实现将邻域点重新进行象限划分。例如对于n＝32的情形，可以按照顺时针或逆时针方向每次转动直角坐标系使得各区域重新划分，以完成所有可能的象限划分，保证求取到亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的最大差值。
[0065]
对于该点所有求出的resp值，最大值所代表的象限划分即为该点最终该点的四象限划分方式。如果resp值为0，说明该点不可能是标定板角点，不能划分出符合条件的四个象限。
[0066]
如图2至图4所示，枚举遍历过程中，四个象限之间的划分过程。图2和图3是同一个，且该点确定为标定板角点候选点。图4是待检测点不能标定为板角点候选点。
[0067]
s104、确定标定板角点；具体包括：依次检测每个候选角点，如果在该候选点周围预设范围内，存在resp值更大的候选点，则该点从候选点中去除，否则该点确定为标定板角点。
[0068]
确定标定板角点。在标定板角点候选点中，判断最可能的标定板角点坐标。对于在候选点坐标一定范围内(不超过半个格子)，仅有一个角点坐标。候选点的最大两象限亮度和与剩余两象限亮度和差值越大，越有可能是标定板角点。因此，对于一个候选点，若其周围半个格子范围内没有亮度和差值更大的点，则该点为标定板角点。
[0069]
确定标定板角点。对图像中每个点进行可能的四象限划分并求取resp值后，根据resp值可以确定标定板角点。对于resp值大于0的点，即候选的标定板角点，这些点都出现在真实的标定板角点附近，只有在标定板四个格子交界处附近存在可以将邻域点分成符合条件四象限的点。对于resp值为0的点，说明其邻域点的亮度值不存在明确划分成四个区域的条件，不符合标定板角点的特征，因此不作为候选标定板角点。
[0070]
依次检测每个候选角点，如果在该候选点周围小于半个格子的一定范围内，存在resp值更大的候选点，则该点从候选点中去除，否则该点为标定板角点。该步骤保证在该范
围内，四象限对比最明显的点为角点，剔除其他近似点。
[0071]
s105、验证检测标定板角点的效果。
[0072]
验证检测标定板角点的效果。将检测到的标定板角点与理想标定板进行比对，主要对比标定板边缘及中心点，保证检测到的结果与实际情况相差不到半个标定格，即证明该方法的准确有效。
[0073]
首先判断检测到的标定板角点数目与实际的标定板角点个数是否相同，如数目不同则判定本次检测无效；
[0074]
若待检测的图像是鱼眼图像，需要将检测到的角点坐标映射到去畸变的校正图中，若待检测图像存在一定角点的偏转，需对检测到的角点坐标进行单应性变换，映射到无角度偏转的鸟瞰图视角图像中，再与理想标定板角点进行比对以保证检测到的角点坐标映射成为无畸变鸟瞰图视角坐标；
[0075]
以标定板边缘和中心值为检测依据进行检测；具体包括：求出所有角点的平均值，与理想标定板中心点比对，若大于设定阈值，判定本次检测无效；根据角点坐标，确定标定板的上下左右四个边缘值，与理想标定板对应边缘求差值，如果其中任一边缘差值超过设定阈值，判定本次检测无效。
[0076]
图5所示为本发明实施例提供的一种彩色图像紫边校正装置的结构示意图，包括：
[0077]
图像转换模块101，用于根据预设规则将获取的rgb图像转换成ycbcr图像以得到各像素点的亮度信息；
[0078]
邻域选取模块102，用于选定邻域范围坐标；其中邻域选定以待判断点坐标为中心，将周围360度范围平分n个方向，每个方向上取k个点，这些点共同构成待判断点的邻域；
[0079]
第一确定模块103，用于确定标定板角点候选点；确定标定板角点候选点具体包括：将待检测点周围邻域n个方向平分四份代表四个象限，遍历n个方向分别属于4个不同象限的情况，计算每种情况下各象限的邻域点的亮度和，其中对任一待检测点周围邻域n个方向的象限划分，应符合亮度和较大的两个象限互为对角；亮度和较小的另两个象限也互为对角；求取每种情况中亮度和最大两象限与剩余两象限亮度和的差值resp，最大差值resp对应的象限划分即该点最终的四个象限，该待检测点即为标定板角点候选点；
[0080]
第二确定模块104，用于确定标定板角点；确定标定板角点具体包括：依次检测每个候选角点，如果在该候选点周围预设范围内，存在resp值更大的候选点，则该点从候选点中去除，否则该点确定为标定板角点；
[0081]
验证检测模块105，用于验证检测标定板角点的效果。
[0082]
需要说明的是：上述实施例提供的标定板角点检测装置在进行检测时，仅以上述各程序模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述处理分配由不同的程序模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的程序模块，以完成以上描述的全部或者部分处理。另外，上述实施例提供的标定板角点检测装置与标定板角点检测方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，其有益效果同方法实施例，这里不再赘述。
[0083]
本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，上述计算机程序可由计算机设备的处理器执行，以完成前述标定板角点检测方法的步骤。计算机可读存储介质可以是磁性随机存取存储器(fram，ferromagnetic random access memory)、只读存储器(rom，read only memory)、可编程只读存储器(prom，
programmable read-only memory)、可擦除可编程只读存储器(eprom，erasable programmable read-only memory)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom，electrically erasa ble prog ramma ble read-only memory)、快闪存储器(flash memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(cd-rom，compact disc read-only memory)等存储器。
[0084]
本发明实施例还提供了一种终端设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以上所述的标定板角点检测方法的步骤。
[0085]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和智能设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0086]
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0087]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。