[發(fā)明專利]基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911060536.1
• 申請(qǐng)日: 2019-11-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110827361B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周杰;鄧?yán)?/a>;陳寶華;鄧杰仁;吳垚垚;李健;于恒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 石茵汀

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法及裝置，其中，方法包括以下步驟：對(duì)每個(gè)相機(jī)的視場(chǎng)范圍設(shè)計(jì)標(biāo)定板的尺寸、ID和幾何位置姿態(tài)；檢測(cè)單元格角點(diǎn)，并且獲取標(biāo)定板坐標(biāo)系下相機(jī)的絕對(duì)位姿；根據(jù)相機(jī)的絕對(duì)位姿進(jìn)行非線性優(yōu)化和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，估計(jì)得到多個(gè)攝像機(jī)間的相對(duì)位置和姿態(tài)。該方法通過(guò)構(gòu)建全局的標(biāo)定架，將多個(gè)攝像機(jī)間的相對(duì)位置和姿態(tài)估計(jì)出來(lái)，具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相機(jī)標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法及裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，攜帶相機(jī)的智能設(shè)備(如無(wú)人車、無(wú)人機(jī)等)呈現(xiàn)了爆發(fā)式的增加，對(duì)其自身的定位需求也越來(lái)越強(qiáng)烈，視覺(jué)的定位技術(shù)，有其廉價(jià)且易于部署的特點(diǎn)，具有深入研究的價(jià)值。視覺(jué)定位可采用單目和多目的方式進(jìn)行，傳統(tǒng)單目相機(jī)通常視野受限，容易造成匹配缺失，并且無(wú)法解決尺度不確定性問(wèn)題。相比之下，多目相機(jī)組不僅能夠提供廣闊的視野，還可以約束構(gòu)建地圖的尺度，可提供更多感知能力。但與此同時(shí)，多個(gè)相機(jī)間往往位置不同，視場(chǎng)不同，相鄰相機(jī)重疊區(qū)域小甚至沒(méi)有重疊(如圖1車輛中的環(huán)拍系統(tǒng))，更不能保證所有的攝像機(jī)均同時(shí)重疊。它們之間的相對(duì)位置姿態(tài)確定問(wèn)題不能被傳統(tǒng)的雙目或者多目標(biāo)定方法解決，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法需要有重疊視場(chǎng)。

其中，相機(jī)組，是指由兩個(gè)及兩個(gè)以上的相機(jī)組成的視覺(jué)裝置。這些相機(jī)的光心一般不在一起，且每個(gè)相機(jī)的內(nèi)參數(shù)可以不同。相機(jī)組內(nèi)部符合剛性不變假設(shè)，各個(gè)相機(jī)在標(biāo)定后在相機(jī)組內(nèi)部就不再有任何的移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。環(huán)拍相機(jī)，陣列相機(jī)和雙目相機(jī)都屬于相機(jī)組的范疇。

相關(guān)技術(shù)，傳統(tǒng)上，進(jìn)行攝像機(jī)組的標(biāo)定通常由攝像機(jī)廠商在出廠時(shí)進(jìn)行基于位置、朝向測(cè)量的標(biāo)定，即采用外部測(cè)量方法進(jìn)行攝像機(jī)的位置和朝向的精準(zhǔn)測(cè)量。該工作由專業(yè)人士進(jìn)行，通常在專業(yè)設(shè)備上進(jìn)行，調(diào)試周期長(zhǎng)。

然而，傳統(tǒng)上，進(jìn)行攝像機(jī)組的標(biāo)定通常由攝像機(jī)廠商在出廠時(shí)進(jìn)行基于位置、朝向測(cè)量的標(biāo)定。該標(biāo)定過(guò)程需要高水平的人員進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)試和調(diào)整，對(duì)于生產(chǎn)工藝和安裝工藝要求較高，耗時(shí)費(fèi)力，且出廠后不能進(jìn)行拆裝和改動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法，該方法通過(guò)構(gòu)建全局的標(biāo)定架，將多個(gè)攝像機(jī)間的相對(duì)位置和姿態(tài)估計(jì)出來(lái)，具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出了一種基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法，包括以下步驟：對(duì)每個(gè)相機(jī)的視場(chǎng)范圍設(shè)計(jì)標(biāo)定板的尺寸、ID和幾何位置姿態(tài)；檢測(cè)單元格角點(diǎn)，并且獲取標(biāo)定板坐標(biāo)系下相機(jī)的絕對(duì)位姿；根據(jù)所述相機(jī)的絕對(duì)位姿進(jìn)行非線性優(yōu)化和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，估計(jì)得到多個(gè)攝像機(jī)間的相對(duì)位置和姿態(tài)。

本發(fā)明實(shí)施例的基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法，通過(guò)構(gòu)建全局的標(biāo)定架，將多個(gè)攝像機(jī)間的相對(duì)位置和姿態(tài)估計(jì)出來(lái)，具有重要的理論和實(shí)際價(jià)值，并且屬于一種簡(jiǎn)便的安裝后標(biāo)定方式，是一種基于攝像機(jī)自身能力內(nèi)部測(cè)量方式，支持出廠后拆裝和改動(dòng)后的迅速重新標(biāo)定，對(duì)硬件生產(chǎn)和安裝工藝要求較低，實(shí)施成本低。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的基于全局標(biāo)定架的相機(jī)組標(biāo)定方法還可以具有以下附加的技術(shù)特征：

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，還包括：采用具有局部區(qū)分性的編碼進(jìn)行局部唯一性標(biāo)識(shí)，并排列組成所述標(biāo)定板。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述檢測(cè)單元格角點(diǎn)，包括：采用自適應(yīng)的窗口閾值化處理對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割；采用輪廓檢測(cè)算法提取分割后的輪廓，并基于原始曲線和簡(jiǎn)化曲線之間的最大距離濾除不滿足預(yù)設(shè)條件的輪廓，得到四邊形候選；對(duì)所述四邊形候選映射到預(yù)設(shè)正方形上，使得所述圖像劃分為網(wǎng)格，確定每個(gè)單元格的比特位；根據(jù)所述每個(gè)單元格的比特位利用輸入的字典進(jìn)行檢測(cè)得到marker及其角點(diǎn)ID。