[發明專利]適用于多傳感攝像頭多角度應用時的外參標定方法及應用

在審

• 申請號: 202211520175.6
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115797465A
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 夏敏鴻;馬貝
• 申請（專利權）人: 杭州一隅千象科技有限公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 杭州匯和信專利代理有限公司 33475
• 代理人: 吳琰

本申請提出了適用于多傳感攝像頭場景的外參標定方法、裝置及應用，對分置于不同方位的至少四周邊傳感攝像頭和置于中心位置的中心傳感攝像頭構成的多傳感攝像頭場景進行外參標定，包括以下步驟：以周邊傳感攝像頭和中心傳感攝像頭進行局部標定，得到周邊傳感攝像頭相對于中心傳感攝像頭的外參，再基于多個周邊傳感攝像頭彼此之間的重投影誤差之和得到總誤差，求解總誤差最小時對應的外參，特別適用于碗裝結構布置的多傳感攝像頭的外參標定。

技術領域

本申請涉及標定領域，特別是涉及一種適用于多傳感攝像頭多角度應用時的外參標定方法及應用。

背景技術

傳感攝像頭最主要的作用就是獲取現實世界的影像并轉換為圖像上的影像，而世界坐標系中的3D點到圖像上的像素點的關系的轉換需要借助世界坐標系和相機坐標系，從世界坐標系轉換到相機坐標系需要的參數R、T被稱之為相機外參，通過參數R、T實現世界坐標系到相機坐標系的剛性變換，相機外參涉及了世界坐標系對應的三維空間的點和相機坐標系對應的相機之間的姿態關系和位置關系，其在不同的應用場景的值是不確定的。而從相機坐標系再轉換到圖像上的像素點就需要借助相機內參，相機內參是和相機本身物理特征相關的參數，相機內參常表現為含有焦距fx、fy和光心偏移量cx,cy構成的矩陣。。

在圖像測量過程以及機器視覺應用中，需要知曉相機外參和相機內參，求解各類相機內參數和外參數的過程稱之為相機標定。換言之，相機標定是通過求解相機的內參數和外參數以將圖像中的點還原到真實三維空間中，以真實地反應各點之間的實際相對空間關系。目前的相機標定方法主要包括三種：1.傳統標定方法：用一個結構已知、精度很高的3D參照物，通過點和圖像點之間的對應關系來成立相機模型，通過優化算法來求取相機參數；2.自標定方法：不需要借助于任何外在的特殊標定物，僅僅利用了圖像對應點的信息，直接通過圖像來完成標定任務。3.主動視覺的標定法：按照自主地獲取的圖像數據線性地求解相機的模型參數。但不論是那種相機標定方法都側重于對單一的相機參數進行標定，無法很好地適用于多傳感攝像頭的應用場景。

具體而言，當前標定多傳感攝像頭的相機外參數的方案以雙目相機為例，雙目外參標定方案需要兩個相機同時觀測同一個標定板，通過左目和右目相機分別觀測到標定板上的角點來完成兩個相機在標定板坐標系中的定位結果，進而得到初始外參，再以該初始外參作為優化變量通過最小化每個相機的重投影誤差來得到精準的外參。但這種方式僅能適用于數量較小的多目相機的標定，一旦相機數量增加的話將導致計算過程十分繁瑣，另外無法適用于不同方位的多個相機的外參標定，在標定傳感攝像頭時也僅考慮傳感攝像頭單一軸向的變換。

發明內容

本申請實施例提供了一種適用于多傳感攝像頭多角度應用時的外參標定方法及應用，特別適用于呈碗狀設置的多傳感攝像頭的外參標定，減少多個傳感攝像頭采集的數據之間的重影等不完全配準現象。

第一方面，本申請實施例提供了一種適用于多傳感攝像頭的外參標定方法，所述方法包括：

局部標定：獲取中心傳感攝像頭以圖像攝像頭的中心為坐標原點得到的靶標物理坐標和靶標像素坐標的第一成像公式；獲取每一周邊傳感攝像頭以圖像攝像頭的中心為坐標原點得到的靶標物理坐標和靶標像素坐標的第二成像公式，基于所述第一成像公式和第二成像公式構建每一所述周邊傳感攝像頭和所述中心傳感攝像頭的相對坐標變換關系，在相對坐標變換關系中代入至少四標定點對應的像素坐標求解得到每一所述周邊傳感攝像頭相對于所述中心傳感攝像頭的外參；

全局標定：選取任意兩個周邊傳感攝像頭和中心傳感攝像頭構成一組三角視場區域，計算所述三角視角區域內任意一個靶標物理位置在三個傳感攝像頭上對應的靶標像素坐標，基于所述靶標像素坐標計算對應該三個傳感攝像頭的重投影誤差；

統計對應所有三角視線區域的所有重投影誤差得到總誤差，求解總誤差最小時局部標定對應的外參。