[發明專利]大尺度無共視相機外參標定方法

在審

• 申請號: 202210256977.4
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114972524A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 莊春剛;王浩宇;王合勝;熊振華
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/73;G06F30/20
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種大尺度無共視相機外參標定方法，依靠定尺寸標定模塊構建目標相機與輔助相機的聯系；標定輔助相機與兩個目標相機的外部參數；全局優化目標相機的外部參數；仿真實驗驗證本發明的可行性與精度；實際問題中應用本方法體現本發明的實際應用性。本發明利用輔助相機及定尺寸標定模塊，建立大尺度下無公共視野的相機標定模式，實現了低成本、高精度、高柔性的大尺度無共視相機的標定方法，為車身定位等應用提供相機外部參數。

技術領域

本發明涉及的是一種機器視覺領域的技術，具體是一種室內場景視距為2m-5m的無共視相機外參標定方法。

背景技術

大尺度多相機定位系統中，多個工業相機布置在工作場景的各個方位，一般情況下多個相機之間不存在公共視野。同時為保證定位系統的精度，工業相機之間的位姿變換尺度會遠大于其視野的尺度。現有大尺度非共視相機外參標定方法主要包括四類，使用高精度的全局測量設備、使用鏡面構造共視關系、使用移動機器人、使用大尺度標定桿等方法。

Kitahara I等人在文章“Large-scale virtualized reality”中使用激光跟蹤儀和標定板實現VR系統的非公共視野的多相機系統標定；Huang H等人在文章“Calibrationofnon-overlapping cameras based on a mobile robot”中使用帶有定位系統的移動機器人建立兩個兩個非共視相機的之間的約束，通過最小二乘優化得到外部參數。Xu Z等人在文章“Multi-camera global calibration for large-scale measurement based onplane mirror”中使用光學成像幾何學理論建立中轉坐標系實現多個非共視相機的全局標定。Liu Z等人在文章“A global calibration method for multiple vision sensorsbased on multiple targets”中使用多個標定板實現靈活、易實現、易操作的非共視相機的外部參數標定。

基于激光跟蹤儀等大型全局測量儀的方法，在不同場景下需要制作特定的標定物，并且要求標定場景足夠空曠。這些使用限制及昂貴的設備使得該方法只被應用在高端制造場景中。使用移動機器人建立非共視的方法，標定全局參數是會引入機器人定位與導航本身的誤差，只適用于低精度的大尺度多相機系統中。基于光學成像幾何的方法在不一定存在合理的鏡面位置建立虛共視關系，因此也限制其使用。利用大尺寸定尺寸標定物的方法在一定程度上實現了非共視相機的外參標定，但是單個定尺寸標定物在大尺度系統中難以構建，同時也因其標定物的尺寸過大出現剛度不足等問題。

發明內容

本發明針對現有技術中單個大尺度標定桿的剛度不足，面對復雜配置難以實現，以及只能用于具備共同視野的相機系統外參標定，無法標定無共視相機外參等問題，提出一種大尺度無共視相機外參標定方法，使用輔助相機建立兩個獨立的定尺寸標定桿系統，優化全局重投影損失得到全局最優解，在不使用昂貴的全局測量儀的條件下，通過多個定尺標定桿及輔助相機實現大尺度下的非共視相機標定。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種大尺度無共視相機外參標定方法，包括：

步驟一，根據視覺定位系統的具體情況配置兩個目標相機的工作區域、視野和景深，通過合理設置目標相機工作空間，使系統在標定后能滿足視覺定位系統需求；

步驟二，將定尺寸標定模塊中的目標標定板置于目標相機成像最優處的中心，并配置輔助標定板及輔助相機，使得輔助相機能夠同時采集到兩塊輔助標定板；

所述的定尺寸標定模塊包括：可調節支架以及設置于其上的兩個不同尺寸的棋盤格架，其中：棋盤格架之間的相對關系跟據目標相機與輔助相機的位置調節后固定。

步驟三，移去定尺寸標定模塊，使用張正友方法獨立標定兩個目標相機及輔助相機的內部參數，在使用張正友方法標定內部參數時不受限于定尺寸標定模塊，每個相機只需要對應的一塊標定板。