[發明專利]攝像機外參標定方法、裝置和電子設備

有效

• 申請號: 201810506041.6
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108805936B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 孫韶言;李明賀
• 申請（專利權）人: 北京地平線機器人技術研發有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務所 11497
• 代理人: 黃小臨;馮玉清

本申請涉及攝像機外參標定方法、裝置和電子設備。根據一實施例，一種攝像機外參標定方法可包括：接收由攝像機拍攝的圖像；渲染所述圖像以在所述圖像上標記多個圖像點；確定與所述多個圖像點中的至少四個圖像點對應的物理空間中的至少四個物理點在世界坐標系中的坐標；以及基于所述至少四個圖像點在圖像坐標系中的坐標和所述至少四個物理點在世界坐標系中的坐標來計算所述攝像機的外參。本申請的攝像機外參標定方法能夠實現攝像機外參的簡單、快速、準確標定。

技術領域

本申請總體上涉及計算機圖形學領域，更特別地，涉及一種攝像機外參標定方法、攝像機外參標定裝置、以及相關的電子設備。

背景技術

在計算機視覺和圖形學領域，對于安防監控、互動體感游戲、自動駕駛、環境3D建模等應用場景，都需要對攝像機(包括攝像頭)進行外參標定，從而實現真實物理空間與攝像機視野的位置關系映射。在去除攝像機畸變后，該位置關系映射由攝像機內參f_x、f_y、c_x、c_y和攝像機外參R、T控制。攝像機內參f_x、f_y、c_x和c_y表示鏡片折射以及光軸與成像傳感器平面不垂直而引起的畸變，其一般在攝像機的生產制造期間進行標定。攝像機外參R表示旋轉矩陣，T表示平移矩陣，其表示攝像機的位置和姿態等參數，因此需要在完成攝像機安裝之后再進行標定。

為了對旋轉矩陣R和平移矩陣T進行標定，需要在物理空間和攝像機圖像空間中分別標定N個點P₁、P₂、...、P_N和Q₁、Q₂、...、Q_N，其中點P_i和Q_i彼此對應，然后利用這些點的坐標值來估算外參R和T。所使用的標定點對(P_i,Q_i)的數量越多，對外參的估算越準確。物理空間中的坐標系常稱為世界坐標系，其具有三個維度(X,Y,Z)，為了便于標定，現有方法通常固定其中一個維度，例如將所有標定點設置在地面上，則對于所有標定點，總有Z＝0。在選定一個參考坐標原點和坐標軸方向后，就可以獲得任意一個物理空間位置點的坐標(X,Y,0)。圖像空間中的坐標系一般稱為圖像坐標系，其具有兩個維度(u,v)，每個圖像點的坐標值表示為該點距離原點的距離，原點一般可以設置為例如圖像的左上角。標定過程一般包括：在物理空間中選取若干在攝像機視野中可見的點，在其上設置顯眼的標志物，例如特定圖案的紙板或建筑物特征點(墻角、柱角等)，并測量這些標志物在物理空間中的坐標位置；然后使用攝像機截取一幀帶有標志物的圖像，并使用測量工具測量每個標志物在圖像中的坐標位置。這些點的坐標位置被用于計算攝像機的外參R和T。

然而，上述標定方案存在許多缺陷。首先，該標定方案需要設置標志物，如果攝像機視野中缺少明顯的可以設置標志物的位置，例如沒有固定的墻角或柱角，或沒有可以露出地面的位置，則會很難以進行標定。而且，上述標定方案涉及到對標志物在物理空間與攝像機圖像中的兩次測量。由于測量總會引入誤差，因此兩次測量會引入更多的標定誤差，影響標定的準確度。此外，標定人員需要自行維護物理空間中的點與攝像機圖像中的點的一一對應關系。當標定點數目較多時，容易產生對應關系的錯誤。如果現場不具備對攝像機圖像中的點進行測量的條件，需要離場后進行測量，則更容易產生這種對應關系的錯亂。

因此，仍需要一種方法，其能夠簡單、準確地標定攝像機的外參。

發明內容

為了解決上述技術問題，提出了本申請。本申請的實施例提供了一種攝像機外參標定方法、裝置和電子設備，其能夠實現攝像機外參的簡單、快速、準確標定。