3.3基于张氏标定法的Kinect标定与配准

喷涂机器人摄像机的标定方法主要有自标定方法、基于主动视觉的标定方法以及传统的标定方法。Tsai提出两级标定法进行摄像机标定，此方法先用径向准直约束求解模型参数中的大部分，然后再用非线性搜索求解畸变系数、有效焦距和水平方向不确定比例因素。本文拟采用基于针孔模型的“张正友标定法”，它是由张正友教授于1998年提出的使用平面棋盘格的摄像机标定方法，因此又称为平面标定法。 特殊的是，Kinect具有彩色摄像头和红外深度摄像头，这一点和双目立体视觉系统具有一定的相似性，因此Kinect的标定包括了彩色摄像头的标定、红外深度摄像头的标定以及彩色图和深度图的配准。 3.3.1 Kinect简介

如图3-2所示是Kinect 2.0的硬件结构，主要包括了“三只眼睛”和“四只耳朵”，三只眼睛指的是彩色摄像头、红外深图摄像头和红外线投影机，四只耳朵则指的是四元线性麦克风阵列。Kinect 2.0有6种数据接口:彩色帧数据源、红外帧数据源、深度帧数据源、人体索引帧数据源、骨骼帧数据源、音频帧数据源，本文中并没有对人体骨骼进行追踪的研究，因此主要用到了彩色帧数据源ColorFrameSoruce、红外帧数据源InfraredFrameSource和深度帧数据源DepthFrameSource三种数据源。彩色帧ColorFrameSource的分辨率为1920x1080，每秒1 5或30帧，有Rgba, Yuv,Yuy2等多种图像格式;红外帧InfraredFrameSource的分辨率为512x424，每秒30帧，每个像素用16位无符号整型数存储空间位置点的深度信息;深度帧DepthFrameSource的测量范围为0.5~4.5米，最佳距离为1.2~3.5米，每一个像素同样是16位无符号整型数，存储的同样是空间位置点的深度信息。 3.3.2彩色摄像机标定 图3-3是对Kinect拍摄的部分彩色图像的标定，图3-4是利用opencv使用c++编写的图像处理软件。标定时从不同角度共拍摄了20张彩色图像，拍摄图像时要注意的是棋盘摆放的不平整会造成很大的影响，而且棋盘摆放平整度的影响远远大于噪声的影响，此外相机平面与图片的角度最好是在45。以内，太大的角度对于角点提取的精度影像比较大，同时要注意光线对图片的影响。

喷涂机器人从图3-3中可以看到彩色图像角点提取的结果，采用张氏标定法进行角点提取取得了较好的效果，标定得到的内参数矩阵为:

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