CN107492126B - 摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及信息处理技术领域，公开了摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备。该方法包括：通过摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；获得图像中各参考点的图像坐标；以及，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，基于非线性寻优方法以及数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时中心轴的坐标作为校准值，根据校准值校准摄像头的中心轴。本申请实施例对拍摄角度没有要求，也无需专业的拍摄设备，由于预设目标函数表征的是校准精度，所以确定的校准值更加准确。校准结果满足要求。所以，本申请实施例提供了一种成本低、易实施且校准精度高的方案。
Description
技术领域
本申请涉及信息处理技术领域，尤其涉及摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备。
背景技术
摄像头为智慧生活中不可缺少的部分。其为安防提供了各种便利。安全是人们的基本追求，随着人们生活水平的提高，安全意识也越来越高。更高层次、更广范围的安全成为人们不断的追求。
例如，在汽车安全领域，很多用户从行车安全到泊车安全、停车安全等等具有了多方面的安全意识。随着中国汽车工业的发展，汽车导航市场的逐渐成熟，用户也越来越追求安全、方便、使用。现如今全景环视系统已渐渐成为汽车上的标准配置。全景环视系统通过采集多路超广角摄像头影像，形成车辆周围全景影像遍了用户了解汽车周围状况。
现有技术中，需要对超广角摄像头进行畸变校正，如若摄像头中心轴不准确将导致全景环视影像无法准确的将采集的图像拼接在一起。因此全景环视系统对超广角摄像头的中心轴的要求较严格，在摄像头生产的过程中，需要严格控制摄像头的中心轴。
现有技术校准方法一般包括以下两种：
1)采用专业的中心轴检测仪器去检测待测摄像头的中心轴。由于专业的中心轴检测仪器价格昂贵，这将加大生产成本。
2)将待测试的摄像头固定，在摄像头正前方固定放置垂直标靶，计算待测摄像头图像中心与靶面中心的距离差，从而算出摄像头中心轴的位置。如果待测摄像头摆放的角度稍有偏差，那么对中心轴的检测结果影响巨大。
3)、如专利申请号201410181871.8“摄像头畸变中心点测试装置及识别方法”中，要求待测摄像头的光轴必须和标定靶面的偏移角度小于5度。但，生产摄像头时受安装工艺影响偏移角度无法得到有效控制而满足不了该条件，故此实现困难。
综上所述，需要一种低成本的、易实施的、精度较高的摄像头的中心轴校准方案。
发明内容
本申请实施例提供摄像头中心轴的校准方法、装置、系统、介质及设备，用以解决现有技术中存在中心轴校准要么成本高、要么难以实施、要么精度低等的问题。
本申请实施例提供一种摄像头中心轴的校准方法，包括：
通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，
根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
另一方面，本申请实施例提供一种摄像头中心轴的校准装置，该装置包括：
图像获取模块，用于通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
第一图像坐标确定模块，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；
第二图像坐标确定模块，用于根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
校准值确定模块，用于基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
校准模块，用于根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
再一方面，本申请实施例提供一种摄像头中心轴的校准系统，该系统包括：
标定板，包含有多个参考点；
摄像头，用于拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像，并发送给处理器；
固定装置，用于固定所述标定板和摄像头；
处理器，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
又一方面，本申请实施例提供一种计算设备，包括存储器、处理器以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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例所述方法的步骤。
此外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如本申请实施例所述方法的步骤。
本申请实施例中，本申请中通过预设目标函数为约束条件，对标定板进行拍摄即可获取校准值进行校准。本申请实施例对拍摄角度没有要求，也无需专业的拍摄设备，由于预设目标函数表征的是校准精度，所以确定的校准值更加准确。校准结果满足要求。所以，本申请实施例提供了一种成本低、易实施且校准精度高的方案。
附图说明
图1为本申请实施例提供的标定板的结构示意图；
图2为本申请实施例一提供的摄像头中心轴的校准方法流程图；
图3为本申请实施例二提供的摄像头中心轴的校准系统的结构示意图；
图4为本申请实施例三提供的摄像头中心轴的校准装置的结构示意图；
图5为本申请实施例三提供的计算设备的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例中，首先通过摄像头拍摄标定板获取标定板的图像，该标定板上具有多个参考点用于校准摄像头的中心轴。例如图1所示，为该标定板的示意图。其中，四个矩形的公共角点即为参考点。然后，通过检测参考点，以及世界坐标系、摄像机坐标系和图像坐标系之间的关系，得到参考点的标定板的参考点，该标定板的参考点用于表征理论上参考点的图像坐标。然后，基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标为校准值，进行校准。其中，预设目标函数用于表征参考点和其标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值。
这样，本申请中通过预设目标函数为约束条件，对标定板进行拍摄即可获取校准值进行校准。本申请实施例对拍摄角度没有要求，也无需专业的拍摄设备，由于预设目标函数表征的是校准精度，所以确定的校准值更加准确。校准结果满足要求。所以，本申请实施例提供了一种成本低、易实施且校准精度高的方案。
下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。
实施例一
如图2所示，为本申请实施例一提供的摄像头中心轴的校准方法的流程图，包括以下步骤：
步骤201：通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像。
具体实施时，如图1所示，所述标定板为等大的深色矩形和浅色矩形交替排列构成的棋盘；所述参考点为相邻的四个矩形的公共角点。当然，需要说明的是，图1仅用于说明标定板并不用于限定。这样黑白相间的棋盘格式的标定板，在检测参考点时易于检测。通过拍摄一次标定板即可确定校准值，操作简单、处理方便又快速，稳定性和实用性也较高。
步骤201：通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像。
步骤202：检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标。
步骤203：根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标。
其中，步骤202和步骤203的执行先后顺序不受限。
步骤204：基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值。
步骤205：根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
其中，在一个实施例中，所述数学转换模型为基于摄像头的径向畸变、切向畸变、棱镜畸变以及中心轴的坐标建立的。
具体实施时，所述世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系如公式(1)：
在公式(1)中，P为摄像坐标；O为世界坐标；M为投影矩阵；R为旋转矩阵；T为平移向量；泛指矩阵。
所述数学转换模型如公式(2)为：
xc＝XC/ZC；yc＝YC/ZC
其中，u、v为标定板的参考点的图像坐标；k1、k2、k3、k4、k5、k6均为径向畸变参数；p1、p2均为切向畸变参数；s1、s2、s3、s4均为棱镜畸变参数；fx、fy、u0、v0为摄像头内部参数，其中fx为摄像头在x轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，fy为摄像头在y轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，u0和v0为中心轴的图像坐标；XC、YC、ZC为标定板的参考点的摄像坐标；r为标定板的参考点的世界坐标转换为摄像坐标后、参考点到摄像机坐标系原点的距离。
进一步的，所述预设目标函数如公式(3)所示为：
在公式(3)中，ε为预设目标函数；dj为图像中预设索引号为j的参考点的图像坐标；dj′为标定板中预设索引号为j的参考点的图像坐标；m为参考点总数。也即，m为标定板或图像中参考点的总数。
其中，在一个实施例中，为便于实现和得到准确性较高的校准值，所述非线性寻优方法为光速平差法。具体实施时，为了能够尽快的得到可靠性高校准值，所述基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标为校准值，可具体包括：
步骤A1：初始化数学转换模型中的镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数以及步长跨度L，其中，畸变参数包括切向畸变参数、径向畸变参数、棱镜畸变参数；
步骤A2：计算标定板中每个参考点的图像坐标对中心轴和投影矩阵的偏导数矩阵J；
其中，偏导数矩阵如下公式(4)所示：其中，m为参考点总数。
步骤A3：根据公式H＝JTJ计算得到H，并根据公式λ＝max(diag(H))确定步长λ，其中，diag表示矩阵对角线上的元素；
步骤A4：根据数学转换模型，以及镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数计算标定板的参考点的图像坐标，并计算预设目标函数的函数值ε；
步骤A5：根据公式(JTJ+λI)σ＝-JTε确定σ值作为当前σ值，其中，I为单位矩阵；
步骤A6：根据当前σ值，将数学转换模型中的中心轴的图像坐标更新为上一次确定的中心轴的图像坐标加σ，并更新投影矩阵中的各参数为该矩阵中的当前各参数加σ；
具体实施时，将中心轴的图像坐标中u加σ，v加σ。各参数加σ同理，在此不再赘述。
其中，当步骤A6首次执行时，上一次的中心轴坐标为步骤A1中初始化的结果。
步骤A7：确定当前σ值与上次计算的σ值的大小关系；
若两者相等，则确定上次计算的中心轴的图像坐标为校准值；
若当前σ值小于上次计算的σ值，则返回执行步骤A6；
若当前σ值大于上次计算的σ值，则更新步长为L*λ，并返回执行步骤A4。
实施例二
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种摄像头中心轴的校准系统，由于该系统解决问题的原理与本申请实施例中所述的摄像头中心轴的校准方法相似，因此该系统的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。如图3所示，该系统包括：
标定板301，包含有多个参考点；
摄像头302，用于拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像，并发送给处理器；
固定装置303，用于固定所述标定板和摄像头；
处理器304，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
其中，处理器和摄像头之间可以通过无线或有线通信方式通信。
实施例三
同理，基于同一发明构思，本申请实施例中还提供了一种摄像头中心轴的校准装置，由于该装置解决问题的原理与本申请实施例中所述的摄像头中心轴的校准方法相似，因此该装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
如图4所示，为本申请实施例三提供的装置结构图，包括：
图像获取模块401，用于通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
第一图像坐标确定模块402，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；
第二图像坐标确定模块403，用于根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
校准值确定模块404，用于基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
校准模块405，用于根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
进一步的，所述非线性寻优方法为光速平差法。
进一步的，所述世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系为：
其中，P为摄像坐标；O为世界坐标；M为投影矩阵；R为旋转矩阵；T为平移向量；表示矩阵；
所述数学转换模型为：
xc＝XC/ZC；yc＝YC/ZC
其中，u、v为标定板的参考点的图像坐标；k1、k2、k3、k4、k5、k6均为径向畸变参数；p1、p2均为切向畸变参数；s1、s2、s3、s4均为棱镜畸变参数；fx、fy、u0、v0为摄像头内部参数，其中fx为摄像头在x轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，fy为摄像头在y轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，u0和v0为中心轴的图像坐标；XC、YC、ZC为标定板的参考点的摄像坐标；r为标定板的参考点的世界坐标转换为摄像坐标后、参考点到摄像机坐标系原点的距离。
进一步的，所述基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，具体包括：
初始化数学转换模型中的镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数以及步长跨度L，其中，畸变参数包括切向畸变参数、径向畸变参数、棱镜畸变参数；
计算标定板中每个参考点的图像坐标对中心轴和投影矩阵的偏导数矩阵J；
根据公式H＝JTJ计算得到H，并根据公式λ＝max(diag(H))确定步长λ，其中，diag表示矩阵对角线上的元素；
根据数学转换模型，以及镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数计算标定板的参考点的图像坐标，并计算预设目标函数的函数值ε；
根据公式(JTJ+λI)σ＝-JTε确定σ值作为当前σ值，其中，I为单位矩阵；
根据当前σ值，将数学转换模型中的中心轴的图像坐标更新为上一次确定的中心轴的图像坐标加σ，并更新投影矩阵中的各参数为该矩阵中的当前各参数加σ；
确定当前σ值与上次计算的σ值的大小关系；
若两者相等，则确定上次计算的中心轴的图像坐标为校准值；
若当前σ值小于上次计算的σ值，则返回执行根据当前σ值，将数学转换模型中的中心轴的图像坐标更新为上一次确定的中心轴的图像坐标加σ，并更新投影矩阵中的各参数为该矩阵中的当前各参数加σ的步骤；
若当前σ值大于上次计算的σ值，则更新预设目标函数的函数值ε为上次计算的函数值，更新步长为L*λ，并返回执行根据数学转换模型，以及镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数计算标定板的参考点的图像坐标，并计算预设目标函数的函数值ε的步骤。
进一步的，所述预设目标函数为：
其中，ε为预设目标函数；dj为图像中预设索引号为j的参考点的图像坐标；dj′为标定板中预设索引号为j的参考点的图像坐标；m为参考点总数。
进一步的，所述标定板为等大的深色矩形和浅色矩形交替排列构成的棋盘；所述参考点为相邻的四个矩形的公共角点。
实施例四
本申请实施例三还提供了一种计算设备，该计算设备具体可以为桌面计算机、便携式计算机、智能手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)等。如图5所示，该计算设备可以包括中央处理器(Center Processing Unit，CPU)501、存储器502、输入设备503，输出设备504等，输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏等，输出设备可以包括显示设备，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)、阴极射线管(Cathode RayTube，CRT)等。
存储器可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，并向处理器提供存储器中存储的程序指令和数据。在本申请实施例中，存储器可以用于存储网页信息的展示方法的程序指令。处理器通过调用存储器存储的程序指令，处理器用于按照获得的程序指令执行：通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，
根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
实施例五
本申请实施例五提供了一种计算机存储介质，用于储存为上述计算设备所用的计算机程序指令，其包含用于执行上述网页信息的展示方法的程序。
所述计算机存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或数据存储设备，包括但不限于磁性存储器(例如软盘、硬盘、磁带、磁光盘(MO)等)、光学存储器(例如CD、DVD、BD、HVD等)、以及半导体存储器(例如ROM、EPROM、EEPROM、非易失性存储器(NAND FLASH)、固态硬盘(SSD))等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种摄像头中心轴的校准方法，其特征在于，该方法包括：
通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，
根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非线性寻优方法为光速平差法。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
所述世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系为：
P＝MO；M＝[R|T]、
其中，P为摄像坐标；O为世界坐标；M为投影矩阵；R为旋转矩阵；T为平移向量；表示矩阵；
所述数学转换模型为：
xc＝XC/ZC；yc＝YC/ZC
其中，u、v为标定板的参考点的图像坐标；k1、k2、k3、k4、k5、k6均为径向畸变参数；p1、p2均为切向畸变参数；s1、s2、s3、s4均为棱镜畸变参数；fx、fy、u0、v0为摄像头内部参数，其中fx为摄像头在x轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，fy为摄像头在y轴方向上的焦距与成像传感器尺寸的比例，u0和v0为中心轴的图像坐标；XC、YC、ZC为标定板的参考点的摄像坐标；r为标定板的参考点的世界坐标转换为摄像坐标后、参考点到摄像机坐标系原点的距离。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，具体包括：
初始化数学转换模型中的镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数以及步长跨度L，其中，畸变参数包括切向畸变参数、径向畸变参数、棱镜畸变参数；
计算标定板中每个参考点的图像坐标对中心轴和投影矩阵的偏导数矩阵J；
根据公式H＝JTJ计算得到H，并根据公式λ＝max(diag(H))确定步长λ，其中，diag表示矩阵对角线上的元素；
根据数学转换模型，以及镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数计算标定板的参考点的图像坐标，并计算预设目标函数的函数值ε；
根据公式(JTJ+λI)σ＝-JTε确定σ值作为当前σ值，其中，I为单位矩阵；
根据当前σ值，将数学转换模型中的中心轴的图像坐标更新为上一次确定的中心轴的图像坐标加σ，并更新投影矩阵中的各参数为该矩阵中的当前各参数加σ；
确定当前σ值与上次计算的σ值的大小关系；
若两者相等，则确定上次计算的中心轴的图像坐标为校准值；
若当前σ值小于上次计算的σ值，则返回执行根据当前σ值，将数学转换模型中的中心轴的图像坐标更新为上一次确定的中心轴的图像坐标加σ，并更新投影矩阵中的各参数为该矩阵中的当前各参数加σ的步骤；
若当前σ值大于上次计算的σ值，则更新预设目标函数的函数值ε为上次计算的函数值，更新步长为L*λ，并返回执行根据数学转换模型，以及镜头内部参数、投影矩阵、畸变参数计算标定板的参考点的图像坐标，并计算预设目标函数的函数值ε的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设目标函数为：
其中，ε为预设目标函数；dj为图像中预设索引号为j的参考点的图像坐标；dj′为标定板中预设索引号为j的参考点的图像坐标；m为参考点总数。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述标定板为等大的深色矩形和浅色矩形交替排列构成的棋盘；所述参考点为相邻的四个矩形的公共角点。
7.一种摄像头中心轴的校准装置，其特征在于，该装置包括：
图像获取模块，用于通过所述摄像头拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像；
第一图像坐标确定模块，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；
第二图像坐标确定模块，用于根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；
校准值确定模块，用于基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；
校准模块，用于根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
8.一种摄像头中心轴的校准系统，其特征在于，该系统包括：
标定板，包含有多个参考点；
摄像头，用于拍摄含有多个参考点的标定板获取该标定板的图像，并发送给处理器；
固定装置，用于固定所述标定板和摄像头；
处理器，用于检测所述图像，获得图像中各参考点的图像坐标；以及，根据世界坐标系和摄像机坐标系的转换关系，将标定板上的每个参考点在世界坐标系中的世界坐标转换为摄像机坐标系中的摄像坐标，并，根据预设的用于表征世界坐标和图像坐标的映射关系的数学转换模型，确定标定板上的参考点对应的图像坐标，其中，所述数学转换模型中包含摄像头的中心轴的图像坐标以及标定板的参考点的摄像坐标；基于非线性寻优方法以及所述数学转换模型，将预设目标函数的结果最优时所述中心轴的坐标作为校准值，其中，预设目标函数用于表征图像中的参考点和标定板的参考点的图像坐标差距，所述预设目标函数的结果最优时所述图像坐标差距最小，或所述图像坐标差距小于预设值；根据所述校准值校准所述摄像头的中心轴。
9.一种计算设备，包括存储器、处理器以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，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6任一所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一所述方法的步骤。
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