一種多相機單視圖標定裝置及其標定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多相機單視圖標定裝置及其標定方法。該多相機單視圖標定裝置包括：世界坐標系定位模塊，其用于將世界坐標原點定位在隨機選取的第一個相機上，第一個相機的位置參數(shù)為（I，0）；定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機和第一個相機對空間相同的n≥5個標志點進行圖像采集，并獲取到相應相機在世界坐標系下的位置參數(shù)；以及橋接模塊，其用于以采用橋接的方式將與第一個相機沒有足夠匹配點估計位置參數(shù)的相機通過橋接的方式進行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實現(xiàn)全局初始定標。本發(fā)明的優(yōu)點在于：在確保高精度的情況下，降低硬件結構設計的復雜性和高成本，同時減少操作的復雜性，提高標定速度。本發(fā)明還涉及該多相機單視圖標定裝置的標定方法。
【專利說明】一種多相機單視圖標定裝置及其標定方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及標定技術，尤其涉及一種多相機單視圖標定裝置及其標定方法。
【背景技術】
[0002]多相機系統(tǒng)的高精度標定是計算機視覺領域比較復雜的工作，往往需要設計高精度、高穩(wěn)定性的硬件來保證整個測量系統(tǒng)長時間工作的穩(wěn)定性，對于復雜的多相機系統(tǒng)，此硬件的設計成本將非常昂貴。
[0003]以往多相機的標定主要采用兩種方式:(I)用很大的標定板在空間中放置不同的位置，利用Zhang氏方法進行全局定位；(2)相機之間先兩兩進行標定，最后轉(zhuǎn)換到同一坐標系下，實現(xiàn)全局標定。以上方式，操作極其繁瑣，每次重新定位一次系統(tǒng)，都要將上述標定過程重復一遍，耗時耗力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是尋求一種多相機單視圖標定裝置及其標定方法，在確保高精度的情況下，降低硬件結構設計的復雜性和高成本，同時減少操作的復雜性，提聞標定速度。
[0005]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種多相機單視圖標定裝置，其應用于一個多相機單視圖標定系統(tǒng)中，該多相機單視圖標定系統(tǒng)包括多個相機以及載物臺，該多個相機均勻布局于該載物臺的領空，且該多個相機的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設有隨意布置的若干標志點，該若干標志點一旦確定后保持不動，該多相機單視圖標定裝置包括:
[0006]世界坐標系定位模塊，其用于將世界坐標原點定位在隨機選取的相機上，該隨機選取的相機定義為第一個相機，第一個相機的位置參數(shù)為(I，O);
[0007]定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機和第一個相機對空間相同的η個標志點進行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點算法，獲取到相應相機在世界坐標系下的位置參數(shù)(R2，T2),……，d V1),其中，(R2, T2)為第二個相機的位置參數(shù)，(Rh，V1)為第N-1個相機的位置參數(shù)；以及
[0008]橋接模塊，其用于以采用橋接的方式將與第一個相機沒有足夠匹配標志點估計位置參數(shù)的相機通過橋接的方式進行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實現(xiàn)全局初始定標。
[0009]作為上述方案的進一步改進，該橋接模塊包括:局部世界坐標系建立模塊，其用于將局部世界坐標系建立在N-1號相機上,利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機在N-1號相機坐標系下的位置參數(shù)(RNN1，Tffll);以及計算模塊，其用于根據(jù)以下公式計算，獲取到N號相機在第一個相機坐標系下的位置參數(shù)(Rn, Tn), (Rn, Tn) = (Rnni^Rm,
[0010]作為上述方案的進一步改進，該多相機單視圖標定裝置還包括全局求精模塊，該全局求精模塊用于采用根據(jù)以下公式進行全局求精，使得標定結果更精確，
【權利要求】
1.一種多相機單視圖標定裝置，其應用于一個多相機單視圖標定系統(tǒng)中，該多相機單視圖標定系統(tǒng)包括多個相機以及載物臺，該多個相機均勻布局于該載物臺的領空，且該多個相機的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設有若干標志點，其特征在于，該多相機單視圖標定裝置包括: 世界坐標系定位模塊，其用于將世界坐標原點定位在隨機選取的相機上，該隨機選取的相機定義為第一個相機，第一個相機的位置參數(shù)為(I，O); 定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機和第一個相機對空間相同的η個標志點進行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點算法，獲取到相應相機在世界坐標系下的位置參數(shù)
2.如權利要求1所述的多相機單視圖標定裝置，其特征在于:該橋接模塊包括: 局部世界坐標系建立模塊，其用于將局部世界坐標系建立在N-1號相機上，利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機在N-1號相機坐標系下的位置參數(shù)(RNN1，Tnni);以及 計算模塊，其用于根據(jù)以下公式計算，獲取到N號相機在第一個相機坐標系下的位置參數(shù)(Rn, Tn), (Rn, Tn) - (RNNi*RN-1, Rnni5^Tn-ATnniX
3.如權利要求1所述的多相機單視圖標定裝置，其特征在于:該多相機單視圖標定裝置還包括全局求精模塊，該全局求精模塊用于采用根據(jù)以下公式進行全局求精，使得標定結果更精確，mmSI賴~Λ)4)2，其中，Q(aj, bi)是第i個標志點在第j個視圖上的像點計`算值，aj表示一個相機參數(shù)向量，b`i表示一個三維點向量，Xij是第i個標志點在第j個視圖上的測量值，d(x, y)表示X，y之間的歐式距離。
4.如權利要求1所述的多相機單視圖標定裝置，其特征在于:該若干標志點為虛擬點，取自被測物上的隨意部位，該被測物置于該載物臺上。
5.如權利要求1或4所述的多相機單視圖標定裝置，其特征在于:當多個相機中的一者發(fā)生移動時，該多相機單視圖標定裝置重新標定。
6.—種多相機單視圖標定方法,其應用于一個多相機單視圖標定系統(tǒng)中，該多相機單視圖標定系統(tǒng)包括多個相機以及載物臺，該多個相機均勻布局于該載物臺的領空，且該多個相機的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設有若干標志點，該若干標志點一旦確定后保持不動，其特征在于，該多相機單視圖標定方法包括以下步驟: 將世界坐標原點定位在隨機選取的相機上，該隨機選取的相機定義為第一個相機，第一個相機的位置參數(shù)為(I，O)； 對其他相機和第一個相機對空間相同的η個標志點進行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點算法，獲取到相應相機在世界坐標系下的位置參數(shù)(R2，T2),……，(Rn+ V1),其中，(R2, T2)為第二個相機的位置參數(shù)，(Rn-!, V1)為第N-1個相機的位置參數(shù)；以及以采用橋接的方式將與第一個相機沒有足夠匹配標志點估計位置參數(shù)的相機通過橋接的方式進行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實現(xiàn)全局初始定標。
7.如權利要求6所述的多相機單視圖標定方法，其特征在于:該橋接步驟包括以下步驟: 將局部世界坐標系建立在N-1號相機上,利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機在N-1號相機坐標系下的位置參數(shù)(RNN1，Tffll);以及 根據(jù)以下公式計算，獲取到N號相機在第一個相機坐標系下的位置參數(shù)(Rn，Tn),(Rn, Tn) - (RNNi*RN-1,
8.如權利要求6所述的多相機單視圖標定方法，其特征在于:該多相機單視圖標定方法還包括全局求精步驟:采用根據(jù)以下公式進行全局求精，使得標定結果更精確，,其中，Q(a., bi)是第i個標志點在第j個視圖上的像點計算值，Bj表示一個相機參數(shù)向量，h表示一個三維點向量,Xij是第i個標志點在第j個視圖上的測量值，d(x, y)表示X, y之間的歐式距離。
9.如權利要求6所述的多相機單視圖標定方法，其特征在于:該若干標志點為虛擬點，取自被測物上的隨意部位，該被測物置于該載物臺上。
10.如權利要求6或9所述的多相機單視圖標定方法，其特征在于:當多個相機中的一者發(fā)生移動時，該多相機單視 圖標定方法重新標定。
【文檔編號】G06T7/00GK103679693SQ201310033164
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權日:2013年1月25日
【發(fā)明者】王文斌, 趙曉波 申請人:杭州先臨三維科技股份有限公司