基于HALCON的双目视觉系统标定

0 引言
根据标定方式的不同 ， 现有的相机标定方法可以分 为传统标定方法 、 自标定方法和基于主动视觉的标定方 法 。 传统标定方法是指利用一个尺寸已知的高精度标定 物作为空间参照 ， 通过建立标定物某点与其图像点的对 应关系 ， 利用相关算法获得相机的内外参数 。 此方法的 不足在于标定物的制造成本高 ， 其精度直接影响标定结 果 ， 而且某些场合下不适合放置标定物 。 自标定方法是 指不需要标定物 ， 仅利用场景约束或相机运动约束 ， 依 靠多幅图像对应点之间的关系进行标定 。 但此方法标定 精度不高 ， 不合适在精确测量的场合下使用 。 基于主动 视觉的标定方法是指在己知相机的某些运动信息下标定 相机的方法 。 虽然此算法简单 ， 鲁棒性较高 ， 但是该方
修稿日期 ： 2013－03－15 基金项目： 北京工商大学学科 建设综合计划项目 （ PXM2012_014213_000059 ） 作者简介 ： 李哲 （1989- ）， 男 ， 硕士研究生 。 研究方向 ： 机械制造 及自动化 ， 数字图像处理等领域 ； 项辉宇 （1966- ）， 男 ， 教授 。 主 要从事机械 CAD/CAM/CAE 、 视觉测量技术方面的研究 。
基于 HALCON 的双目视觉系统标定
李 哲 ， 项辉宇 ， 韩宝安 ， 黄佳军
（ 北京工商大学 材料与机械工程学院 ， 北京 100048 ）
摘
要 ： 论文对现有的双目视觉标定方法进行论述 ， 阐述了双目视觉系统的原理 ， 深入的介绍了双目视觉系 统标定的原理 ， 方法 。 此外 ， 针对如何使用 HALCON 软件进行双目标定进行了详细的论述 ， 分析 了面阵摄像机的标定过程 ， 该方法简单易行 , 充分发挥了 HALCON 的 函 数 库 功 能 ， 提 高了 标 定 精 度和计算速度 ， 而且具有良好的跨平台移植性 。
1.2 标定原理
在图像测量过程以及机器视觉应用中 ， 为确定空间
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· 制造业信息化·
（4 ） 通过以上三步即可以获ห้องสมุดไป่ตู้左 、 右相机各自的内外 参数 。 假定空间中任意一点在世界坐标系 ， 左 、 右相机 坐 标 系 下 的 非 齐 次 坐 标 分 别 是 xw，x1，x2， 则
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x =R x +T ， 姨 x -R x +T
关键词 ： 机器视觉 ； 双目视觉 ； 标定 Halcon 中图分类号 ： TP317 文献标识码 ： A
doi:10.3969/j.issn.1002-6673.2013.03.040
Binocular Vision System Calibration Based on HALCON
LI Zhe ， XIANG Hui-Yu ， HAN Bao-An ， HUANG Jia-Jun
1.1 双目视觉系统原理
双目立体视觉是立体视觉的一种重要形式 ， 它是基 于双目视差理论并利用成像设备从不同的位置获取被测 物体的幅图像 ， 通过计算图像对应点间的位置偏差 ， 从而 获取物体三维几何信息的方法 。 图 1 是双目视觉系统的原 理图 ， 其中 ， b 是两个相机光心的距离 ， f 是相机的主距 。 相机坐标系的原点位于光心处 ， 成像平面本应该位于相机 坐标系之后 ， 但是为了简化计算过程 ， 假想的使成像平面 位于相机坐标系之前 。 图像坐标系建立在成像平面上 ， 其 坐标轴用 u、 r 表示 。 P 是空间中一点 ， 它在图像坐标系 的投影分别是 P'， P"， 像 P 这样的点被称为共轭点 。
（School of Materials Science and Mechanical Engineering ， Beijing Technology and Business University ， Beijing 100048 ， China ）
Abstract ： This paper discusses existing binocular calibration method and elaborates the principle of binocular vision system. It also in-depth introduces the calibration of binocular vision system. In addition, This paper discusses how to use the HALCON software to achieve binocu lar calibration in detail, analysis the process of calibration. The method in this paper is simple, giving full play to the HALCON library, im proving the calibration accuracy and computational speed and has a good cross-platform portability. Key words: machine vision ； binocular vision ； calibration ； Halcon
法需要使用高精度主动视觉平台进行相机标定 ， 实验设 备昂贵 ， 实验条件要求高 ， 且不适合运动参数未知或无 法控制的场合 。 因此 ， 在以上标定方法的基础上 ， 本文 介绍一种利用 HALCON 软件的平面圆靶标双目视觉标定方 法。 实验证明此方法测量精度高， 鲁棒性强， 适用范围广。
1 双目视觉系统以及标定的原理
第 26 卷第 3 期 2013 年 5 月 文章编号 ： 1002－6673 （2013 ） 03－095－03
Development ＆ Innovation of Machinery ＆ Electrical Products
机电产品开发与创新
Vol．26,No．3 · 制造业信息化 May．,2013 ·