[發明專利]一種大視角的深度相機拼接裝置及拼接方法

在審

• 申請號: 201710054547.3
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106600654A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 林斌;曹申
• 申請（專利權）人: 浙江四點靈機器人股份有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

技術領域

本發明涉及三維測量和工業檢測領域，特別是一種利用標定方法獲取相機外部參數實現多個深度相機快速拼接成像的裝置及方法。

背景技術

三維成像是獲取待測物體表面各點空間坐標的一種技術。隨著科學技術的發展，傳統的二維測量技術已經無法滿足科學研究、工業生產和人民生活的需求。三維測量技術作為空間中真實物體再現的前提，在機器人自動導航與避障、地形地貌繪制、工業零件檢測識別與裝配、醫學影像、虛擬現實、3D顯示與打印等眾多領域有著廣泛的應用前景。

隨著三維成像技術的發展，為了提高三維成像探測范圍，三維深度相機拼接技術的研究顯得越來越重要。目前主流的圖像拼接技術是利用圖像的角點特征進行匹配獲取相機之間的外部參數實現拼接，該技術的應用場景非常靈活，但是其實時性遠遠不夠，因此在實時性要求高的場景是不適合的。市場上需要在相機相對位置固定的場景下，使用標定方法獲取相機之間外部參數，然后使用該固定參數實現實時的拼接裝置，本發明解決了這樣的問題。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種大視角的深度相機拼接裝置及拼接方法，本發明先通過棋盤格標定手段獲取相機之間的外部參數旋轉分量R和平移分量T，再利用R和T將多相機的成像映射到同一坐標系中拼接，改進一般的深度相機探測范圍有限和實時性較差的缺點，能夠在不提取圖像角點特征進行匹配的情況下實現快速實時的成像拼接。

為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：

一種大視角的深度相機拼接裝置，包括：相機，固定相機的機械固定裝置，連接于相機的控制器，定位相機的棋盤格標定板。

前述的一種大視角的深度相機拼接裝置，機械固定裝置包括：機械底座，固定于機械底座上并用于固定相機的相機連接器。

前述的一種大視角的深度相機拼接裝置，相機為深度相機。

前述的一種大視角的深度相機拼接裝置，相機為兩個相同型號的深度相機。

前述的一種大視角的深度相機拼接裝置，控制器為電腦，電腦處理器為Intel i5。

前述的一種大視角的相機的拼接方法，包括：如下步驟：

步驟一：將待拼接的相機利用機械固定裝置固定；

步驟二：在相機相對位置固定的情況下，通過棋盤格標定板使用標定算法獲取相機之間的外部參數旋轉分量R和平移分量T；

步驟三：利用旋轉分量R和平移分量T將多個相機的成像映射到同一坐標系實現快速拼接。

前述的一種大視角的相機的拼接方法，包括：如下步驟：

步驟一：將待拼接的相機利用機械固定裝置固定；

步驟二：使用標定算法，在多個相機的公共成像區域采集多張不同視角的棋盤格照片，然后利用標定算法獲取出兩個相機之間的外部參數R旋轉矩陣和T平移向量；R和T的具體算法如下：

P_w表示世界坐標系中一點，P_c1表示P_w在第一相機中的成像點，P_c2表示P_w在第二相機中的成像點，R₁和T₁為第一相機的外部參數，R₂和T₂為第二相機的外部參數；

1)假設相機有兩個，分別是第一相機和第二相機；假設空間坐標系中一點為：P_w(x,y,z)，則其在第一相機中的坐標P_c1為：

P_c1＝R₁*P_w+T₁；

式中R₁為空間坐標系到相機坐標系1的旋轉分量，T₁為空間坐標系到相機坐標系1的平移分量；

由此推出：

2)P_w(x,y,z)在第二相機中的坐標P_c2為：

P_c2＝R₂*P_w+T₂；

式中R₂為空間坐標系到相機坐標系2的旋轉分量，T₂為空間坐標系到相機坐標系2的平移分量；

將S1中P_w代入上式得到：

3)第一相機與第二相機的坐標關系為：

P_c2＝R*P_c1+T；

對比上述公式可得出：

和