本发明涉及图像处理，尤其涉及一种基于二维码标定板的自动标定方法。
背景技术：
1、标定板在机器视觉设备或组件中用于矫正相机镜头畸变，确定像素尺寸和实际尺寸的比例关系，计算成像系统在世界坐标系中的姿态；通过成像系统对具有特殊图像的标定板进行拍照，对一系列的图片进行算法计算，可以得到成像系统的抽象模型，从而完成图像畸变矫正、像素尺寸标定等操作。
2、目前常用的棋盘格标定板或者圆点阵列标定板结构单一，使用时需要人工录入标定板的规格、型号等相关信息后才能进行标定，自动化程度不足，无法满足目前视觉设备，全流程无人化标定的使用场景。
技术实现思路
1、针对现有方法的不足，本发明对mark靶标和二维码的标定板图像进行切向畸变和径向畸变矫正，实现相机的标定和图像校准；基于mark靶标和二维码的标定板图像，实现自动获取标定板存储的相关信息，自动完成相机的标定和图像校准。
2、本发明所采用的技术方案是：一种基于二维码标定板的自动标定方法包括以下步骤：
3、步骤一、获取包含四个mark点靶标和二维码标定板图像，并对标定板图像进行预处理；
4、作为本发明的一种优选实施方式，预处理包括：
5、步骤11、对包含标定板区域图像进行裁剪；
6、步骤12、对裁剪后的图像进行二值化处理，提取图像中黑色区域；并将黑色图像与白色背景通过灰度阈值进行分割；填充黑色区域内孔洞；对黑色区域周边轮廓处的凹坑和凸起进行填充和修剪；将填充和修剪后的图像进行灰度值填0；未填充为0的像素灰度值填255。
7、步骤二、对mark点靶标的轮廓拟合定位，获取xy方向的缩放比例、靶标角度，根据两种mark点靶标的位置关系确定标定板方向，使用仿射变换对图像进行旋转，完成标定板图像方向校正；
8、作为本发明的一种优选实施方式，步骤二具体包括：
9、步骤21、以mark点靶标的轮廓特征为模板，在标定板图像内搜索四个mark点靶标；
10、步骤22、根据轮廓匹配得到标定板图像xy方向的缩放比例、靶标角度和最小单位；
11、作为本发明的一种优选实施方式，最小单位为mark黑色圆环宽度、十字型的长宽和二维码黑块的边长。
12、步骤23、通过旋转方式将靶标轮廓中心有白色圆点的mark靶标设置在标定板图像的左上角。
13、步骤三、对标定板图像进行切向畸变矫正；
14、作为本发明的一种优选实施方式，步骤三具体包括：
15、步骤31、将四个mark靶标的实际中心坐标进行对角线交叉，得到矫正中心点坐标；
16、步骤32、根据矫正中心点坐标、mark靶标的实际中心点与矫正中心点的距离得到四个mark靶标的理论中心坐标；
17、步骤33、通过四个mark靶标的实际坐标及对应理论中心坐标得到齐次射影变换矩阵；
18、步骤34、根据齐次射影变换矩阵对标定板图像进行投影变换，得到切向矫正后的标定板图像。
19、步骤四、对切向矫正后标定板图像进行二维码信息读取；
20、作为本发明的一种优选实施方式，步骤四具体包括：
21、步骤41、将切向矫正后标定板图像的二维码划分为若干个区域，并进行标号；
22、步骤42、以某个标号的二维码的左上角作为起始坐标，以图形的最小像素单位作为边长，生成正方形的识读块；每个识读块计算灰度均值，当灰度均值高于判定阈值时识读块标记为“0”，否则标记为“1”；
23、步骤43、对识读块按位与掩码进行异或操作，解码ascii码串的首个字符，通过ascii码串的首个字符与位数8相乘得到识读块中标定板的有效信息；超出ascii码串首个字符与位数8相乘范围的其他位数为无效信息；
24、步骤44、根据标定板的图像的最小物理单位和标定板图像的最小像素单位得到像素坐标与世界坐标的比例系数。
25、作为本发明的一种优选实施方式，比例系数＝最小像素单位/最小物理单位。
26、步骤五、对标定板图像进行径向畸变矫正；
27、作为本发明的一种优选实施方式，步骤五具体包括：
28、通过相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系之间的关系转换，建立相机坐标与像素坐标的关系模型；引入齐次坐标，利用标定板图像二维码n组黑色方块的角点坐标，计算内参矩阵；利用内参矩阵进行径向畸变矫正。
29、作为本发明的一种优选实施方式，基于二维码标定板的自动标定系统，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行指令以实现基于二维码标定板的自动标定方法。
30、作为本发明的一种优选实施方式，存储有计算机程序代码的计算机可读介质，计算机程序代码在由处理器执行时实现基于二维码标定板的自动标定方法。
31、本发明的有益效果：
32、1、全流程自动化完成标定，标定板中的二维码可以存储在标定过程中所需标定板的相关信息，例如mark点靶标和二维码的实际物理尺寸、标定板的型号、序列号等信息；无需人工录入或参与标定过程，实现全流程自动化标定和识别；
33、2、标定板图像将棋盘格与二维码相结合，该标定板图像不仅具备二维码的存储信息的功能，而且具备棋盘格图像校准的功能；
34、3、特殊的mark靶标设计，mark点靶标占比大且由圆心和矩形两种组成，所以定位速度更快、定位精度更高、适用范围更广，特别是标定板在视野占比较小的情况；mark点靶标中可获取最小图像单位尺寸，用于分割图像区域；
35、4、mark点靶标位于四角处，更有利于矫正切向畸变；两种靶标，带白色小圆特征的靶标和不带白色小圆特征的靶标，可用于指示标定板方向。
1.一种基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，预处理包括：
3.根据权利要求1所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，步骤二具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，最小单位为mark黑色圆环宽度、十字型的长宽和二维码黑块的边长。
5.根据权利要求1所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，步骤三具体包括：
6.根据权利要求1所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，步骤四具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，比例系数＝最小像素单位/最小物理单位。
8.根据权利要求1所述的基于二维码标定板的自动标定方法，其特征在于，步骤五具体包括：
9.基于二维码标定板的自动标定系统，其特征在于，包括：存储器，用于存储可由处理器执行的指令；处理器，用于执行指令以实现如权利要求1-8任一项所述的基于二维码标定板的自动标定方法。
10.存储有计算机程序代码的计算机可读介质，其特征在于，计算机程序代码在由处理器执行时实现如权利要求1-8任一项所述的基于二维码标定板的自动标定方法。
