[發明專利]多臺攝像機標定方法和系統

有效

• 申請號: 201410001475.2
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN104766291B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 王千;范圣印;王鑫;喬剛;諸加丹
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;H04N17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 黃劍飛

技術領域

本發明一種多臺攝像機的標定方法和系統，尤其是涉及一種通過動態選擇一個或者多個參考攝像機作為參考攝像機，來提高由多臺攝像機組成的攝像機網絡的標定精度的方法和系統。

背景技術

近來，對人進行跟蹤定位系統的研究已經不再局限于原來的在約束條件下的定位跟蹤，如實驗室環境中，現有的研究場景已經擴大到如地鐵站，機場等復雜的真實場景中。另外，對于現有的視頻監控系統，不僅要求它能準確地給出跟蹤到的人在二維圖像中的坐標，還要求其能給出所跟蹤到的人在真實三維空間中的位置。為了滿足上述需求，基于多個雙目立體相機的跟蹤系統應運而生，該系統中的每臺雙目立體相機與一個中央服務器通過網絡連接，每個雙目立體相機跟蹤到出現在其工作視野中的人后，輸出人在其攝像機坐標系中的坐標，然后它們將其跟蹤結果通過網絡傳送到服務器端。服務器端則將每臺相機的跟蹤結果做融合操作，以提高系統最終跟蹤定位的準確度。

實現上述基于多個雙目立體相機定位系統的一個重要前提是對所有部署的雙目相機進行標定，即求取每臺相機的外參，通過相機的外參可以將攝像機坐標系下的跟蹤結果轉換到一個統一的真實世界坐標系下，從而完成服務器端的對多臺相機跟蹤結果的融合操作。因此，要精確定位被跟蹤對象，首先需要對多個雙目相機的位置的標定要精確。

要標定多個雙目相機的位置，需要設置一個參考點，并基于該參考點對多個雙目相機進行位置標定。通常的方式是選取其中一個雙目相機作為參考相機，并基于該參考雙目相機對其他待標定雙目相機依次進行標定。具體而言，就是基于一個已知雙目相機的位置，對與該已知雙目相機具有重疊視場的未標定雙目相機的位置進行標定。通過將已知尺寸的對象放置到已知雙目相機和未標定雙目相機的重疊視場內，根據已知尺寸對象的具體尺寸、已知雙目相機的內部參數(相機坐標系統)和外部參數以及待標定雙目相機的內部參數，就可以計算出待標定雙目相機的外部參數。很顯然，這種方法采用一種順序的方式來標定所部署的相機，而非一次就可以標定完所有相機，相機的標定順序根據它們視場的交疊情況以及參考雙目相機的選取而定。而且，由于該方法采取了一種順序的方式來標定所部署的相機，因此，待標定雙目相機的標定結果與和它有重疊視場的已標定雙目相機的標定結果有關，因此存在標定誤差的累積傳播問題。在這種情況下，當一個待跟蹤對象進入到標定誤差較大的雙目相機的視場中，而不在標定誤差較小的雙目相機的視場中時，可能由于雙目相機的誤差較大而導致對象的位置定位不準確。因此，這就涉及到如何在多個雙目相機的標定過程中提高多個雙目相機的整體標定精度的問題。

發明內容

為了解決現有技術中參考相機的標定精度高而非參考相機由于誤差積累而導致標定精度較低的上述問題，本發明提出了一種標定多個相機的方法，該方法能夠提高多個相機的整體精度。

根據本發明的一種標定多臺攝像機的方法，包括：對所述多臺攝像機進行系統時間同步；基于每臺攝像機輸出的包含被跟蹤對象的跟蹤結果所附加的時間戳信息，建立所述多臺攝像機間的視場重疊區域關系圖；計算在所述視場重疊區域關系圖每一個視場重疊區域內提取到的被跟蹤對象的軌跡點的平均深度誤差估計值，利用所計算的平均深度誤差估計值估計所述視場重疊區域關系圖中對應于所述每一個視場重疊區域的一跳的標定誤差放大倍數，并基于所估計的標定誤差放大倍數賦予對應的一跳一個權值，從而將所述視場重疊區域關系圖轉換成帶權值的視場重疊區域關系圖；以及基于帶權值的視場重疊區域關系圖，采用Dijkstra算法，計算任意攝像機作為參考攝像機進行標定時所述多臺攝像機之間具有標定累積誤差，獲取所計算的標定累積誤差中的最小累積誤差，并將與所述最小標定累積誤差對應的參考攝像機確定為所述多臺攝像機的參考攝像機。

根據本發明標定多臺攝像機的方法，其還包括：當所確定的參考攝像機與每臺非參考攝像機之間標定路徑上的累積標定誤差值小于預定閾值時，直接輸出所確定的參考攝像機；當所確定的參考攝像機與每臺非參考攝像機之間標定路徑上的累積標定誤差值大于或等于預定閾值時，則將超購預定閾值的標定路徑中標定誤差放大倍數最大的一跳斷開，從而將所述多臺攝像機分成多個子攝像機簇，并相應地形成多個子視場重疊區域關系圖，并且針對每個子視場重疊區域關系圖采用Dijkstra算法確定每個子攝像機簇中的參考攝像機。