[發明專利]一種多魚眼鏡頭全景相機的矯正和標定方法

在審

• 申請號: 201810031316.5
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108364252A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 夏桂松;李星華;沈煥鋒;丁紅兵;丁非
• 申請（專利權）人: 深圳市一粒視界科技有限公司;夏桂松
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T7/80
• 代理公司: 深圳市智圈知識產權代理事務所(普通合伙) 44351
• 代理人: 韓紹君

1.一種多魚眼鏡頭全景相機的矯正和標定方法，包括以下步驟：

在步驟S1中，建立多魚眼鏡頭全景相機的用于矯正和標定的標定場；

在步驟S2中，獲取多魚眼鏡頭全景相機中每個魚眼鏡頭的圖像；

在步驟S3中，對獲取的每個魚眼鏡頭的圖像進行球面投影矯正；

在步驟S4中，對球面投影矯正后的圖像進行標定；

在步驟S5中，對矯正后的圖像的內部參數和外部參數進行優化；和

在步驟S6中，通過對內部參數和外部參數的標定，得到所需的魚眼鏡頭兩兩之間的位置信息。

2.根據權利要求1所述的矯正和標定方法，其中，所述內部參數是與相機自身特性相關的參數。

3.根據權利要求1所述的矯正和標定方法，其中，所述外部參數是表征多魚眼鏡頭全景攝像機的各魚眼鏡頭之間的位置關系的外部參數。

4.根據上述權利要求中任一項所述的矯正和標定方法，其中，在步驟S4中對球面投影矯正后的圖像進行標定包括，對魚眼鏡頭的內、外部參數進行估計。

5.根據上述權利要求中任一項所述的矯正和標定方法，其中，在所述矯正步驟S3中：

對獲取的每個魚眼鏡頭的圖像進行自動化Harris角點檢測，檢測出棋盤格中所有的棋盤格角點和圖像預設值的X，Y坐標軸及坐標原點；

在世界坐標系下提供點P(x，y，z)，P點在相機坐標系下的投影為P′(u′，v′)，在圖像坐標系下的投影為P′(u′，v′)，且設則有三維空間點投影到魚眼鏡頭圖像坐標系的投影映射關系為：

其中f(u′，v′)為校正函數，f(u′，v′)＝a₀+a₁ρ′+...+a_Nρ′

其中a_i，i＝0，1，2，...N，為畸變參數，ρ′＞0為點坐標到傳感器軸的距離；和

用線性估計方法來迭代計算求解每一個圖像的中心坐標，并與原始圖像中心位置初始值相比較，進行誤差估計。

6.根據上述權利要求中任一項所述的的矯正和標定方法，其中，在所述步驟S4和S5中：

在世界坐標系下提供點P(x，y，z)，將世界坐標系構建在Z＝0的平面上，則P點到點P′的映射為

其中A為魚眼鏡頭的內部參數，[r₁ r₂ r₃ t]等效為[R t]，表示世界坐標系與圖像坐標系之間的位置轉換關系，R表示3×3的正交旋轉矩陣，t表示三維平移向量，H為單應性矩陣；

求解內部參數矩陣A，由單應性矩陣H＝[h₁ h₂ h₃]＝A[r₁ r₂ t]，導出以下兩個等式

通過上述兩個等式聯合求解，得到不同魚眼鏡頭的內部參數；

利用已經求得的內部參數，來估計魚眼鏡頭的外部參數；和

對魚眼鏡頭的內部參數和外部參數同時進行非線性LM優化，最小化重投影誤差，從而使鏡頭的相對位置變換求解更加精確。

7.根據上述權利要求中任一項所述的矯正和標定方法，其中，所述矯正步驟S3包括：

對多個魚眼鏡頭獲取的待校正的圖像進行自動角點檢測；

利用自動檢測的角點作為控制點，通過多項式球形投影模型對所述多個魚眼鏡頭進行校準；

代用線性的方法迭代求出每一個圖像的中心位置，并相對原圖像設置的中心位置坐標進行進一步的迭代精準校正。

8.根據上述權利要求中任一項所述的矯正和標定方法，其中，所述外參標定步驟S4包括，計算圖像的單應性矩陣；對任意兩個魚眼鏡頭進行空間參考點匹配后計算魚眼鏡頭兩兩之間的位置變換矩陣。