[發明專利]一種虛擬現實眼鏡與深度相機的聯合標定方法

有效

• 申請號: 201710594704.X
• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107564066B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 韓成;張超;權巍;楊帆;楊華民;蔣振剛;丁瑩;李華;薛耀紅;翟宏宇;趙璘;王蒙蒙
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

1.一種虛擬現實眼鏡與深度相機的聯合標定方法，包括Oculus虛擬現實眼鏡、LeapMotion深度相機、計算機、高亮回歸式反光球；其中Oculus虛擬現實眼鏡和Leap Motion深度相機分別通過線纜與計算機連接，將高亮回歸式反光球粘貼在Oculus虛擬現實眼鏡的中心；其特征在于具體實現步驟如下：

步驟1、在計算機中，產生一幅標定圖像；標定圖像包括48個正方形，邊長為30mm，按8行6列排列，每相鄰兩個正方形均為一個黑色正方形和一個白色正方形；用A4紙，將標定圖像打印出來，并粘貼在一個平面板上，構成標定板；

步驟2、保持Leap Motion深度相機的位置和姿態不變，將標定板放置在Leap Motion深度相機中兩臺紅外攝像機的視場范圍內；

步驟3、利用Leap Motion深度相機的API中的onFrame函數，同時攝取標定板，分別得到左標定板圖片和右標定板圖片；

步驟4、在保證標定板位于Leap Motion深度相機中兩臺紅外攝像機的視場范圍內的前提下，改變標定板的位置或角度，重復步驟2和步驟3得到多幅標定板圖片；

步驟5、利用Matlab2014的Camera Calibrator，使用多幅左標定板圖片和右標定板圖片，計算Leap Motion深度相機的左紅外攝像機和右紅外攝像機的內外參矩陣，使用StereoCamera Calibration Toolbox獲得左單應性矩陣和右單應性矩陣，分別用M₁和M₂表示；

步驟6、保持Leap Motion深度相機的位置和姿態不變，將Oculus虛擬現實眼鏡放置在Leap Motion深度相機的左紅外攝像機和右紅外攝像機視場內，確保從Leap Motion深度相機內兩臺紅外攝像機都能夠獲取高亮回歸式反光球，利用Leap Motion深度相機的API中的onFrame函數，同時攝取Oculus虛擬現實眼鏡上的高亮回歸式反光球，獲得左反光球照片和右反光球照片；

步驟7、計算左反光球照片和右反光球照片中反光球中心在左紅外攝像機和右紅外攝像機圖像坐標系中的坐標，分別用(u_L，v_L)，(u_R，v_R)表示；

步驟8、使用最小二乘法以及(u_L，v_L)、(u_R，v_R)、M₁、M₂計算Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心在Leap Motion深度相機坐標系的空間坐標，分別用x1、y1、z1表示；

步驟9、保持Oculus虛擬現實眼鏡和Leap Motion深度相機的位置和姿態不變，利用Oculus虛擬現實眼鏡的API函數獲取Oculus虛擬現實眼鏡在Oculus虛擬現實眼鏡坐標系中的空間坐標，分別用x1’、y1’、z1’表示；

步驟10、改變Oculus虛擬現實眼鏡的位置或姿態，依次執行步驟6至步驟9，獲得Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心在Leap Motion深度相機坐標系中的空間坐標，分別用x2、y2、z2表示；Oculus虛擬現實眼鏡在Oculus虛擬現實眼鏡坐標系中的空間坐標，分別用x2’、y2’、z2’表示；

步驟11、改變Oculus虛擬現實眼鏡的位置或姿態，依次執行步驟6至步驟9，獲得Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心在Leap Motion深度相機坐標系中的空間坐標,分別用x3、y3、z3表示；Oculus虛擬現實眼鏡在Oculus虛擬現實眼鏡坐標系中的空間坐標，分別用x3’、y3’、z3’表示，確保上述三個Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心的任意兩點的連線不互相平行；

步驟12、改變Oculus虛擬現實眼鏡的位置或姿態，依次執行步驟6至步驟9，獲得Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心在Leap Motion深度相機坐標系中的空間坐標,分別用x4、y4、z4表示；Oculus虛擬現實眼鏡在Oculus虛擬現實眼鏡坐標系中的空間坐標，分別用x4’、y4’、z4’表示，確保上述四個Oculus虛擬現實眼鏡上回歸式反光球的中心的任意兩點的連線不互相平行；

步驟13、構造矩陣A和B，如下：

根據公式M＝A*B^-1，計算矩陣M；

通過上述步驟即可完成Oculus虛擬現實眼鏡與Leap Motion深度相機的聯合標定。