[發明專利]一種多相機標定方法

在審

• 申請號: 202011124473.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112150561A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 章焱舜;張迎梁
• 申請（專利權）人: 疊境數字科技（上海）有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 孫永智

本發明公開了一種多相機標定方法，包括如下步驟：(1)準備印有圖樣的標定板；(2)在場景中布置標定板；(3)所有相機對于靜止的標定板布置同時拍攝一張照片，構成一組照片；(4)采用檢測程序檢測所有照片中的圖樣與特征點；(5)對初始內參、初始相對位姿進行估計；(6)估計相機與標定板的初始絕對旋轉、初始絕對平移，并進行位姿非線性優化；(7)進行集束優化，得到最終相機參數結果。本發明只需在場景中放置一些標定板，并拍攝較少的照片即可標定出所有相機參數；同一個相機系統拍攝十組左右不同標定板布置的照片，就足以給出較高精度的參數。

技術領域

本發明涉及標定方法，具體是一種多相機標定方法。

背景技術

隨著計算機視覺的演進，以及計算機與相機的平民化，多相機計算機視覺應用也日趨廣泛；然而，多相機系統也通常依賴高精度的相機參數才能給出高精度的結果；

相機參數由內參與外參組成：內參包括相機焦距、鏡頭畸變等參數，描述從相機坐標系的三維點到圖像坐標系的映射；外參為一個三維剛體變換，描述世界坐標系與相機坐標系之間的變換，由一個三維旋轉變換(矩陣)與一個三維平移向量組成；

這些參數的標定通常需要經過復雜的流程；對于多相機系統而言，一般先逐個標定內參后，再倆倆相機逐對標定外參完成；這樣的方法，往往需要人工在每個相機前移動標定板，拍攝數十張不同位置的照片，對于大量相機的系統而言，要拍攝照片的總數也成倍增加，進而不再實用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多相機標定方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種多相機標定方法，包括如下步驟：(1)準備印有圖樣的標定板；(2)在場景中按照如下要求布置標定板：①同一張圖樣圖片只使用一次，②每塊標定板同時對至少兩個相機可見；(3)所有相機對于靜止的標定板布置同時拍攝一張照片，構成一組照片；(4)采用檢測程序檢測所有照片中的圖樣與特征點，并記x_(i，j，k)為標定板圖樣j的特征點k在相機i中檢測到的圖像坐標；(5)對初始內參、初始相對位姿進行估計；(6)估計相機與標定板的初始絕對旋轉、初始絕對平移，并進行位姿非線性優化；(7)進行集束優化，得到最終相機參數結果。

進一步的，所述圖樣圖片包含特征點，并且在圖樣圖片中有對應的圖像坐標。

進一步的，所述步驟(4)中檢測程序在檢測到圖樣時，能同時給出圖樣圖片中的特征點在被檢測照片中的圖像坐標；圖樣圖片是可區分的：在檢測到一張圖片時，同時能給出圖片的唯一編號，且在多個不同圖片同時出現時，不會相互混淆。

進一步的，所述步驟(5)中初始內參的估計方法為：對于每一個相機，在已知每塊標定板特征點平面坐標與對應的圖像上二維觀測時，從中估計相機的內參；在估計出從平面坐標到圖像坐標的單應性矩陣后，通過張正友標定法方法求解。

進一步的，所述步驟(5)中初始相對位姿的估計方法為：對于給定的相機i和其可見的標定板j，按照下式建立關于兩者間相對位姿的優化問題：

其中：

T_j→i：標定板與相機的相對位姿，從標定板j到相機i的剛體變換；

E(i，j)：在相機i、標定板j間所有可見的特征點所構成的集合；

K_i：相機i的內參，包括焦距、鏡頭畸變參數；

特征點k在標定板j坐標系下的三維坐標；

π(·，·)：投影函數，通過相機的內參與相機坐標系下的特征點坐標，計算特

征點在照片上投影的圖像坐標；