[發明專利]基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統與方法

在審

• 申請號: 201911426732.6
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111242901A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 徐觀;陳芳;戴建國;蘇建;張立斌;劉玉梅;陳熔;單紅梅;林慧英;李曉韜;沈慧;朱堯平
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/80;F16M11/04;G03B17/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于，所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統包括有總攝像機(1)、總攝像機支架(2)、分攝像機左(3)、分攝像機支架左(4)、分攝像機右(5)、分攝像機支架右(6)與圓柱靶標(7)；

總攝像機支架(2)、分攝像機支架左(4)、分攝像機支架右(6)與圓柱靶標(7)放置在地面上，分攝像機左(3)與分攝像機右(5)無公共視場，總攝像機(1)、分攝像機左(3)與分攝像機右(5)通過底部的螺紋孔分別與總攝像機支架(2)、分攝像機支架左(4)與分攝像機支架右(6)頂部的螺栓螺紋固定連接。

2.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的總攝像機(1)為廣角工業相機。

3.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的總攝像機支架(2)為可調整高度的三角支架。

4.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的分攝像機左(3)為廣角工業相機。

5.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的分攝像機支架左(4)為可調整高度的三角支架。

6.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的分攝像機右(5)為廣角工業相機。

7.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的分攝像機支架右(6)為可調整高度的三角支架。

8.按照權利要求1所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統，其特征在于所述的圓柱靶標(7)是一個空心圓柱，外表面粘貼有棋盤格圖案。

9.按照權利要求1至8所述的基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定系統的標定方法，其特征在于，具體步驟如下：

第一步：基于空間點的汽車檢測無共視場相機全局標定的圖像采集：

總攝像機(1)、分攝像機左(3)以及分攝像機右(5)分別固定在總攝像機支架(2)、分攝像機支架左(4)與分攝像機支架右(6)上，將總攝像機支架(2)、分攝像機支架左(4)與分攝像機支架右(6)放置在地面上，根據汽車檢測對大檢測范圍的需要，分攝像機左(3)與分攝像機右(5)無共視場，將圓柱靶標(7)放置在地面上，并處于總攝像機(1)與分攝像機左(3)的視場內，總攝像機(1)與分攝像機左(3)分別采集一幅圖像，移動圓柱靶標(7)，使其處于總攝像機(1)與分攝像機右(5)的視場內，總攝像機(1)與分攝像機右(5)分別采集一幅圖像；

第二步：當圓柱靶標(7)在總攝像機(1)與分攝像機左(3)公共視場內時，根據總攝像機(1)采集的圖像解算從圓柱靶標(7)到總攝像機(1)坐標系轉換的單應矩陣：

從圓柱靶標(7)坐標系到總攝像機(1)獲取的圖像坐標系的轉換關系為

P_T1，I0X_T1＝sx_I0，T1

利用RANSAC點提取方法和DLT標定方法可求得投影矩陣P_T1，I0＝K_T1，I0[R_T1，I0 t_T1，I0]，K_T1，I0是總攝像機(1)的內參數，R_T1，I0，t_T1，I0是根據QR分解獲得的總攝像機(1)的外參數，X_T1為圓柱靶標(7)特征點的圓柱靶標(7)坐標系坐標，x_I0，T1為圓柱靶標(7)特征點X_T1在總攝像機(1)獲取的圖像下的圖像坐標，s為比例因子，由旋轉矩陣R_T1，I0和平移向量t_T1，I0可求得從圓柱靶標(7)在分攝像機左(3)視場下的坐標系到總攝像機(1)坐標系轉換的單應矩陣

第三步：當圓柱靶標(7)在總攝像機(1)與分攝像機右(5)公共視場內時，根據總攝像機(1)采集的圖像解算從圓柱靶標(7)到總攝像機(1)坐標系轉換的單應矩陣：

圓柱靶標(7)坐標系與總攝像機(1)獲取的圖像坐標系的轉換關系為

P_T2，I0X_T2＝sx_I0，T2

利用RANSAC點提取方法和DLT標定方法可求得投影矩陣P_T2，I0＝K_T2，I0[R_T2，I0 t_T2，I0]，K_T2，I0是總攝像機(1)的內參數，R_T2，I0，t_T2，I0是根據QR分解獲得的總攝像機(1)的外參數，X_T2為圓柱靶標(7)特征點的圓柱靶標(7)坐標系坐標，x_I0，T2為圓柱靶標(7)特征點X_T2在總攝像機(1)獲取的圖像下的圖像坐標，由旋轉矩陣R_T2，I0和平移向量t_T2，I0可求得從圓柱靶標(7)在分攝像機右(5)視場下的坐標系到總攝像機(1)坐標系轉換的單應矩陣

根據所求得H_T1，CO與H_T2，CO可以得到從分攝像機左(3)坐標系到分攝像機右(5)坐標系的單應矩陣

H_T2，T1＝H_T2，C0(H_T1，C0)^-1

將H_T2，T1進一步展開可得

第四步：當圓柱靶標(7)在總攝像機(1)與分攝像機左(3)公共視場內時，根據分攝像機左(3)采集的圖像解算從圓柱靶標(7)到分攝像機左(3)坐標系轉換的單應矩陣：

圓柱靶標(7)坐標系與分攝像機左(3)獲取的圖像坐標系的轉換關系為

P_T1，I1X_T1＝sx_I1，T1

利用RANSAC點提取方法和DLT標定方法可求得投影矩陣P_T1，I1＝K_T1，I1[R_T1，I1 t_T1，I1]，K_T1，I1是分攝像機左(3)的內參數，R_T1，I1，t_T1，I1是根據QR分解獲得的分攝像機左(3)的外參數，x_I1，T1為圓柱靶標(7)特征點X_T1在分攝像機左(3)獲取的圖像下的圖像坐標，由旋轉矩陣R_T1，I1和平移向量t_T1，I1可求得圓柱靶標(7)在分攝像機左(3)視場下的坐標系到分攝像機左(3)坐標系的單應矩陣

第五步：當圓柱靶標(7)在總攝像機(1)與分攝像機右(5)公共視場內時，根據分攝像機右(5)采集的圖像解算從圓柱靶標(7)到分攝像機右(5)坐標系轉換的單應矩陣：

圓柱靶標(7)坐標系與分攝像機右(5)獲取的圖像坐標系的轉換關系為

P_T2，I2X_T2＝sx_I2，T2

利用RANSAC點提取方法和DLT標定方法可求得投影矩陣P_T2，I2＝K_T2，I2[R_T2，I2 t_T2，I2]，K_T2，I2是分攝像機右(5)的內參數，R_T2，I2，t_T2，I2是根據QR分解獲得的分攝像機右(5)的外參數，x_I2，T2為圓柱靶標(7)特征點X_T2在分攝像機右(5)獲取的圖像下的圖像坐標，由旋轉矩陣R_T2，I2和平移向量t_T2，I2可求得圓柱靶標(7)在分攝像機右(5)視場下的坐標系到分攝像機右(5)坐標系的單應矩陣

第六步：分攝像機左(3)坐標系與分攝像機右(5)坐標系之間的單應矩陣解算：

根據第二步到第五步解得的一系列單應矩陣，可求得從分攝像機左(3)坐標系到分攝像機右(5)坐標系轉換的單應矩陣

H_C1，C2＝(H_T2，C2)^-1H_T2，T1H_T1，C1

將單應矩陣H_C1，C2展開可得分攝像機左(3)坐標系到分攝像機右(5)坐標系轉換的單應矩陣與第二步到第五步中所得的各個旋轉矩陣和平移向量的關系為