[發明專利]一種基于單點標定物的多相機標定系統

在審

• 申請號: 202010570282.4
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111739103A
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 黃永鑫;路晗
• 申請（專利權）人: 蘇州炫感信息科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于單點標定物的多相機標定系統，其特征在于：利用固定在場景中不同位置的多個紅外相機對自由移動的單個標定點以及用于指示世界坐標系的L型剛體的像點進行采集，再利用像點數據實現對多相機內外參進行標定，具體而言包括如下步驟：

S10：采集標定數據，包括利用安裝有單個標定點的標定桿和邊長已知的L型直角剛體采集標定數據。

S20：兩兩標定，包括根據針孔及畸變相機模型、像點對間的對極幾何約束關系，對具有共視點的兩個相機進行兩兩標定，并使用L-M算法優化內外參數。

S30：統一參考相機坐標系下多相機內外參標定，包括根據所有相機的共視場關系建立多相機系統的無向圖，確定任意相機相對于參考相機的最優級聯路徑，結合兩兩標定參數轉化求出統一的參考相機坐標系下所有相機的內外參，并使用BA捆綁調整優化。

S40：指定世界坐標系下多相機內外參標定，包括利用kneipPnP算法求出以L型剛體為指定統一世界坐標系下所有相機的內外參數。

2.根據權利要求1所述的一種基于單點標定物的多相機內外參標定方法，其特征在于，所述的采集標定數據包括：

S11：在場景中自由揮動裝有單個標定點的標定桿，控制多個相機同步采集標定點數據，并實時上傳至上位機中。

S12：將邊長已知的L型直角剛體放置在場地中央，控制多個相機同步采集剛體數據，并實時上傳至上位機中。

3.根據權利要求1所述的一種基于單點標定物的多相機內外參標定方法，其特征在于，所述的兩兩標定包括：

S21：畸變處理，包括根據相機說明書中的畸變系數和單位像素的物理尺寸，利用畸變模型，求出去除畸變后真實像點的坐標。

S22：求解有效焦距，包括將兩圖像坐標系原點平移至主點，使用歸一化8點法求出基本矩陣及極點，根據Hartley自標定方法簡化基本矩陣并分解求出相機的像素單位焦距。

S23：求解外參，包括利用上述所得內參數對基礎矩陣進行歸一化求解本質矩陣，通過奇異值分解得到四組外參(R，t)，首先利用三角法重建出標定點，基于標定物必然位于攝像機前方(即Z坐標恒正)的原則，篩選出一組正確的(R，t)。此時平移向量與真實平移相差一個比例因子，可利用重建的L型剛體的長度來恢復出該比例因子。

S24：內外參優化，包括以像點對極距離誤差之和最小為優化目標，使用L-M算法對兩兩標定所得內外參數進行非線性優化。

4.根據權利要求1所述的一種基于單點標定物的多相機標定系統，其特征在于，所述的統一參考相機坐標系下多相機內外參標定包括：

S31：建立多相機系統無向圖：頂點表示相機，若兩相機之間有m個共視點，則相應兩頂點間有邊，邊的權重為1/m。

S32：確定參考相機到任意相機的最優級聯路徑：選擇共視點最多的相機為0號參考相機，使用Dijkstra法計算0號相機到任意第k號相機所經邊權重之和最小的路徑，即為第k號相機的最優級聯路徑。

S33：假設第k號相機的最優級聯路徑為0-i-k，由兩兩標定求得的第0號到第i號相機的外參數為(R_0i，t_0i)，第i號到第j號相機的外參為(R_ik，t_ik)，則第0號到第k號的外參為(R_ikR_0i，R_ikt_0i+t_ik)。

S34：重復第三步，求出所有相機相對統一參考相機的外參數，利用三角法重建出標定點，以最小化重投影誤差為優化目標，使用BA捆綁算法對所有內外參整體優化。進一步提高標定精度。