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龙图腾网获悉北京控制与电子技术研究所申请的专利一种双目立体相机的半自动标定方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115564840B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-17发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211034732.3，技术领域涉及：G06T7/80；该发明授权一种双目立体相机的半自动标定方法是由朱建国;张健;马晓飞;董成国;杨伟光;王鹏飞;于龙海设计研发完成，并于2022-08-26向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种双目立体相机的半自动标定方法在说明书摘要公布了：本发明公布一种双目立体相机的半自动标定方法，通过相机拍摄内嵌在标定模板图案中的视觉定位标记，获取相机在真实世界的三维空间位置和姿态，再在标定模板图案生成虚拟投射标记，准确引导标定人员调整相机位置和角度，使虚拟投射标记实时跟踪导引标记的运动，拍摄记录合理的、包含标定模板图案的左、右相机图像对，最后调用标定函数提取标定模板图案的特征点和确定相机的内、外参数。该标定方法具有精度高、效率高、易操作、标定系统构造简单、成本低、通用性强的优点，适用于大规模量产的双目立体相机的标定工作，具有很高的工程应用价值。

本发明授权一种双目立体相机的半自动标定方法在权利要求书中公布了：1.一种双目立体相机的半自动标定方法，其特征在于具体步骤为： 第一步 构建双目立体相机的半自动标定系统双目立体相机的半自动标定系统，包括：标定模板确定模块、图像采集模块、相机定位模块、虚拟投射标记确定模块、导引标记确定模块和标定参数确定模块； 标定模板确定模块、图像采集模块、相机定位模块、虚拟投射标记确定模块、导引标记确定模块和标定参数确定模块均在计算机内运行； 第二步 标定模板确定模块确定和显示标定模板图案标定模板确定模块创建标定模板图案并在计算机显示屏显示；标定模板图案采用棋盘格图案，内嵌相机定位标记和初始的导引标记； 标定模板图案在显示屏坐标系OWXWYWZW中的宽度和高度分别为W和H，通过一幅分辨率为M×N的棋盘格图片显示到显示屏中；为保证标定精度，当棋盘格图案同时完整出现在左相机、右相机图像、棋盘格图案水平轴线与显示屏水平边框基本平行且双目相机离显示屏距离最近时满足：相机图像中的棋盘宽度占图像宽度的比例不低于μ，棋盘高度占图像高度的比例不低于ν，此时显示屏坐标系中的棋盘宽度和高度分别记为最小宽度Wmin和最小高度Hmin，Wmin和Hmin用公式1表示： 公式1中，B是双目相机基线标称长度，θ和分别是相机横向和纵向视场角，α是棋盘横向轴线左端点与左相机光心连线跟左相机光轴的夹角，θ、和α的确定用公式2表示： 公式2中，Xres和Yres分别是相机图像传感器横向和纵向分辨率，f是以毫米为单位的相机镜头标称焦距，fx和fy是以像素为单位的相机镜头标称焦距，dx和dy分别是相机图像传感器单个像素的横向和纵向的物理尺寸，单位与f相同； W和H满足公式3表示的条件： 公式3中，Wmonitor和Hmonitor分别是计算机显示屏的宽度和高度，Xmax×Ymax是显示屏的最高分辨率，dm是显示屏像素的物理尺寸； 确定W和H后，棋盘格图片的分辨率M×N用公式4表示： 棋盘格的各栅格均为正方形，共有U×V个栅格，U和V均为正整数且满足栅格边长Lgrid用公式5表示： 相机定位标记是3个黑色实心圆，分别嵌入在固定位置的不共线的3个白色棋盘栅格中；在棋盘格图片坐标系OPXPYP中，相机定位标记的圆心记为{Ci,i＝1,2,3}，与相应栅格中心重合，实心圆直径Dm＝0.8Lgrid，各圆心间的距离满足：在显示屏坐标系OWXWYWZW中，相机定位标记的圆心记为：{PiW＝XiW,YiW,ZiWT,i＝1,2,3}； 初始的导引标记是一个静止在标定模板图案中心的固定大小的圆环，在棋盘格图片坐标系OPXPYP中，导引标记圆环的内径外径当发生虚拟投射标记与初始的导引标记第一次重合后，初始的导引标记变成移动状态的导引标记，并按照固定线路移动，直至满足停止移动条件； 显示屏坐标系OWXWYWZW定义：原点OW位于计算机显示屏中棋盘格图案正中心，X轴平行于棋盘格横轴指向显示屏右方，Y轴平行于棋盘格纵轴指向显示屏下方，Z轴通过右手系确定，垂直显示屏平面并指向显示屏后面； 棋盘格图片坐标系OPXPYP定义：原点OP位于分辨率为M×N的棋盘格图片的最左上角像素处，X轴与图片横向平行并指向右方，Y轴与图片纵向平行并指向下方；该坐标系以像素为单位； 第三步 图像采集模块采集和显示计算机显示屏图案图像采集模块实时采集双目立体相机拍摄的计算机显示屏的双目图像，输出到相机定位模块、标定参数确定模块和计算机显示屏； 第四步 相机定位模块确定相机空间位置和姿态相机定位模块确定双目立体相机在显示屏坐标系中的三维空间位置和姿态； 相机定位模块接收到实时双目图像后，采用霍夫圆变换方式识别出左右图像对的全部相机定位标记，获得其圆心在左和右相机图像坐标系中的位置和这些圆心在左相机坐标系OLXLYLZL中的位置用公式6表示： 公式6中，di表示各圆心在左、右图像中的视差，用公式7表示： 确定相机在显示屏坐标系OWXWYWZW的三维空间位置和姿态，即左相机坐标系OLXLYLZL与显示屏坐标系OWXWYWZW之间的旋转矩阵R和平移向量t，用公式8表示： PiW＝RPiL+t,i＝1,2,3    8左相机坐标系OLXLYLZL定义：原点OL位于左相机光心，X轴和图像坐标系横轴平行并指向右方，Y轴和图像坐标系纵轴平行并指向下方，Z轴为左相机光轴并指向前方； 相机图像坐标系OCXCYC定义：原点OC位于分辨率为Xres×Yres的相机拍摄图像的最左上角像素处，X轴与图片横向平行并指向右方，Y轴与图片纵向平行并指向下方；该坐标系以像素为单位； 第五步 虚拟投射标记确定模块确定和显示虚拟投射标记虚拟投射标记确定模块确定虚拟投射标记圆形光斑在棋盘格图片坐标系OPXPYP中的圆心QP＝uq,vqT和直径Dv，叠加到棋盘格图案并在计算机显示屏中显示； 虚拟投射标记是模拟从相机基线中心点C投射出一束光到显示屏上形成的圆形光斑，其位置和尺寸取决于双目立体相机朝向和位置；启动标定时，标定人员手持双目相机对准和拍摄棋盘格标定模板中心，使显示屏中的虚拟投射标记与初始状态的导引标记基本重合；导引标记开始移动后，标定人员改变相机位置和姿态，对准并拍摄显示屏的导引标记，使虚拟投射标记跟踪导引标志并与其基本重合，达到相机在不同位置和角度拍摄棋盘格的目的； 虚拟投射标记确定模块首先根据{PiL}确定显示屏坐标系的XWOWYW平面在左相机坐标系中平面方程π:Apx+Bpy+Cpz+Dp＝0,平面方程系数Ap、Bp和Cp即为平面法向量的三个分量，用公式9表示，再将P1L代入平面方程π即可确定系数Dp； 点C向相机前方发出平行于左相机坐标系Z轴的虚拟射线，与显示屏坐标系的XWOWYW平面相交于点Q，Q即为虚拟投射标记圆形光斑的圆心；Q在左相机坐标系的位置为用公式10表示： Q在显示屏坐标系OWXWYWZW中的位置用公式11表示： QW＝RQL+t   11Q在棋盘格图片坐标系OPXPYP中的位置QP＝uq,vqT用公式12表示： 圆形光斑直径Dv与线段CQ的长度成反比，用公式13表示： 公式13中，是OPXPYP坐标系中导引标记圆环内径； 第六步导引标记确定模块确定和显示移动状态的导引标记导引标记确定模块确定移动状态的导引标记在棋盘格图片坐标系OPXPYP中的圆心位置和移动速度V，叠加到棋盘格图案并在计算机显示屏显示； 移动状态的导引标记是一个固定大小的圆环，被限定在一条自定义的、固定的和封闭的轨迹线路上连续移动，引导标定人员改变相机位置和姿态，使虚拟投射标记跟踪导引标记并与其基本重合；达到棋盘格图像采集结束条件后，导引标记停止移动； 标定人员手持相机对准显示屏的导引标记，调整相机位置和角度，使虚拟投射标记出现在显示屏上，跟踪导引标记并与其基本重合；当虚拟投射标记小于导引标记时，标定人员使相机靠近显示屏，否则远离显示屏； 移动状态的导引标记的轨迹线路均由直线段组成，包括：水平线段、垂直线段和斜线，范围均匀覆盖整个棋盘格图案；线路共划分为K段线段类型的子线路，记为{Li,i＝1,2,...,K}，其中10≤K≤50；子线路分为未记录和已记录两种类型；全部子线路的初始类型均设置成未记录类型；当导引标志在任何一段未记录类型的子线路移动时，当第一次发生虚拟投射标记和导引标记基本重合且棋盘格图案同时完整出现在左、右相机图像对时，记录保存此时的左、右相机图像对，然后设置该子线路为已记录类型；当已记录类型的子线路的数量不低于0.8K时，达到棋盘格图像采集结束条件，导引标记停止移动； 导引标记的移动速度V＝{Vi,i＝1,2,...,K}，其中Vi是导引标记在子线路Li上的移动速度，Vi用公式14表示： 导引标记圆环圆心的初始位置在棋盘格图案正中央且静止不动，在该位置第一次发生虚拟投射标记和导引标记基本重合时，导引标志开始移动；当导引标记移动时，取决于导引标记当前所在子线路Li、导引标志当前移动速度Vi和已进入Li的时间Ti；当前子线路Li由其起点和终点唯一确定，向量用公式15表示： 用公式16表示： 虚拟投射标记和导引标记判定为基本重合的条件用公式17表示： 第七步 标定参数确定模块确定标定参数标定参数确定模块确定相机内外参数；当导引标记结束移动时，结束棋盘格图像采集； 标定参数确定模块首先使用OpenCV棋盘格角点提取函数，找到记录的全部左、右相机图像对中的所有棋盘格角点，获得它们在左、右相机图像对中的位置，再结合已知的它们在真实世界的固定位置，然后使用OpenCV立体标定函数确定相机内外参数，相机内外参数标定结果不但被保存到计算机的存储介质中，还被传输给相机保存和使用；最后相机断电关机，断开相机与计算机的连接； 至此，完成双目立体相机的半自动标定。

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