[发明专利]多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法

权利要求书

1.一种多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)根据需要制作满足不共视场量测相机拍摄的方靶标定物，该方靶标定物上设有多个正方形靶标，多个正方形靶标在同一平面上，各正方形靶标分别在一个相机的视场中央；

2)建立各相机的相机坐标系；

3)各相机分别采集对应正方形标靶的图像，获取正方形标靶的各靶点在相机坐标系中的坐标；

4)建立靶标平面坐标系；

5)计算各相机坐标系的转换关系。

2.根据权利要求1所述的一种多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法，其特征在于，所述的多个正方形靶标的平移关系已知。

3.根据权利要求1所述的一种多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法，其特征在于，所述的获取正方形标靶的各靶点在相机坐标系中的坐标具体为：

相机根据采集到的正方形标靶图像，提取正方形靶标中心在图像中的坐标位置，根据针孔模型的等效光路图，得到靶标中心在相机坐标系中的坐标为a₀(x，y，id)，即图像上的四个靶点(a₁，a₂，a₃，a₄)的对角线中心，其中id为相机参数；

在相机坐标系中，让4个靶点在射线oa₁，oa₂，oa₃，oa₄上进行移动，o为相机坐标系的原点，移动后的位置记为(a′₁，a′₂，a′₃，a′₄)，移动时保证a₀，a′₁，a′₃始终在同一条直线上，a₀，a′₂，a′₄始终在同一条直线上，直至a′₁，a′₂，a′₃，a′₄四个点构成一个平面正方形，a′₁，a′₂，a′₃，a′₄为正方形标靶的各靶点在相机坐标系中的坐标，根据相似三角形原理，得出正方形靶标上四个点的三维坐标A_i(x，y，z)。

4.根据权利要求1所述的一种多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法，其特征在于，所述的建立靶标平面坐标系具体为：

以各正方形靶标的一个对应靶点为原点，正方形靶标平面的法方向为Z轴，正方形靶标的一条边的方向为X轴，另一条垂直的边为Y轴。

5.根据权利要求1所述的一种多台不共视场量测相机的坐标系转换标定方法，其特征在于，所述的计算各相机坐标系的转换关系具体为：

以2个正方形靶标为例，第一个正方形靶标对应的第一平面坐标系与第二个正方形靶标对应的第二平面坐标系间的平移向量为t；

对于空间中的某一点，其在第一相机坐标系中的坐标为p，在第一平面坐标系中的坐标为q，在第二相机坐标系中的坐标为u，在第二平面坐标系中的坐标为v，其中，

p=t₁+R₁·q

u=t₂+R₂·v

q=v+t

t₁、R₁为第一平面坐标系的原点和基向量，t₂、R₂为第二平面坐标系的原点和基向量；

则

v=-R₂^T·t₂+R₂^T·u

p=t₁-R₁·R₂^T·t₂+R₁·t+R₁·R₂^T·u

p=(t₁-R₁·R₂^T·t₂+R₁·t)+(R₁·R₂^T)·u

令t₁₂=t₁-R₁·R₂^T·t₂+R₁·t，R₁₂=R₁·₂^T，t₁₂和R₁₂即是两个相机坐标系之间转换的平移向量和转角矩阵。