[發明專利]改進攝像機固有參數校準的系統和方法

有效

• 申請號: 201811087961.5
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109584307B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 包英澤;陳明裕
• 申請（專利權）人: 百度（美國）有限責任公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 馬曉亞;王艷春

本文中描述的是提供簡單和有效的攝像機校準的系統和方法。在一個或多個實施方式中，將一組校準圖案(諸如唯一的標記的陣列)用作為校準目標。當僅捕獲校準目標的局部視圖時，唯一的校準標記解決了模糊性。本文中公開的實施方式還允許交互式校準過程，該交互式校準過程可將用戶引導至攝像機圖像內的、需要額外的校準圖像捕捉的特定位置。此外，在一個或多個實施方式中，可在一個或多個階段中對校準過程進行檢查，以幫助確保最終的攝像機固有參數將具有充足精度。核對中的一個可包括通過例如使用已捕獲圖像的第一子集計算固有參數和使用第二組已捕獲圖像核對這些固有參數來解決過度擬合。

相關申請的交叉引用

本申請根據35USC§119(e)要求于2017年9月28日提交的、題為“改進攝像機固有參數校準的系統和方法”的第62/564,882號(案卷號：28888-2164)的美國臨時專利申請的優先權權益，其將Yingze Bao和Mingyu Chen列為發明人。上述專利文獻通過引用以其整體并入本文。

技術領域

本公開總體涉及用于改進圖像處理的系統和方法，更具體地涉及用于改進攝像機校準的系統和方法。

背景技術

攝像機校準是成像系統的不可分割的部分。像任何類型的傳感器或測量系統一樣，攝像機需要正確的初始校準，以使得捕獲的結果是有用的。因此，成像系統的重要的部分將執行校準。對成像系統的典型校準活動是獲取攝像機的固有參數。獲取這些參數對于多種計算機視覺任務很重要，諸如三維重建、運動結構、視覺同步定位與地圖創建(SLAM)、深度重建等。攝像機固有參數的精度高度影響這些任務的結果的質量。

由于制造和裝配過程中的變化和限制，攝像機之間總是存在差異。例如，諸如透鏡和攝像機傳感器的攝像機部件在它們的響應和攝像機內的物理安裝方面都可能有所不同。因此，對于每個攝像機，固有參數都是不同的。因此，對于攝像機，攝像機固有參數的校準是一個重要的過程。

攝像機固有參數的校準首先需要收集通常包括校準圖案(例如，棋盤)的許多圖像。然后，校準過程涉及執行計算處理以分析圖像，從而估算用于在圖像中捕獲的特定攝像機的固有參數。

當前校準方法中所涉及的復雜性使得配置成像系統很難、耗時且昂貴。這些問題也使得外行用戶難以校準視覺系統。

因此，需要提供簡單、魯棒、精確和快速的攝像機校準的系統和方法。

發明內容

在本公開的一方面，提供了非暫時性計算機可讀介質或媒介，包括一個或多個指令序列，所述一個或多個指令序列在由一個或多個處理器執行時，致使用于執行攝像機的固有參數校準的步驟，所述步驟包括：

捕捉校準目標的一組已捕獲圖像，所述校準目標包括一組唯一的校準標記，并被定位成使得所述攝像機捕捉所述校準目標的至少一部分在所述攝像機的圖像幀中的視圖；

將所述攝像機的所述圖像幀劃分成區域；

對于一組已捕獲圖像的每個已捕獲圖像，檢測所述校準目標的、能夠在所述已捕獲圖像中看見的一個或多個校準標記的一個或多個特征；

對所述圖像幀的每個區域的已檢測特征的數量進行計數；以及

響應于區域包含的已檢測特征的數量超過已檢測特征的閾值：

從所述一組已捕獲圖像中選擇圖像，以形成一組已選擇圖像；

響應于所述一組已選擇圖像對于所述圖像幀的每個區域具有在已檢測特征的閾值處或以上的已檢測特征，選擇已檢測特征的子集，以確定所述攝像機的固有校準參數的估算值；

使用所述已檢測特征的子集，估算所述攝像機的所述固有校準參數；

將來自一組核對圖像的圖像的特征點重投影，以核對所述攝像機的所估算的固有校準參數；對于來自所述一組核對圖像的每個圖像的重投影的特征點，計算重投影誤差；