[发明专利]一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器视觉技术领域，特别是一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法。

背景技术

微软发布的Kinect摄像机为实时获取深度信息提供了便利。Kinect摄像机由RGB摄像机和IR深度摄像机组成。Kinect不仅价格低廉而且还能同时采集视场的深度图和纹理图。国内外专家学者对Kinect摄像机的研究越来越关注，其中由Kinect摄像机和全景视觉构成的混合视觉系统吸引了很多学者的关注。它集合了Kinect摄像机实时获取深度信息，成像清晰，分辨率大的优点和全景摄像机视场大，获取场景信息量大的长处，同时克服了Kinect摄像机市场小和全景摄像机分辨率低的缺点，具有广泛的应用前景。在移动机器人中，通常将全景摄像机安装在机器人顶部，Kinect摄像机安装在前端，实现如物体识别、物体跟踪、3D建模和姿态识别等功能。混合视觉还在医学上用于病人康复训练，手语识别和盲人引导系统等。

现有标定方法存在如下缺点：

1、对标定条件要求过于苛刻。现有的标定方法对标定板的位置有特殊的要求，如标定板与摄像机轴线垂直，标定板必须放于已知的理想位置；

2、用于求解外参数的优化方法有一定局限性，需要合理的初值；

3、求解精度低。经试验验证，现在方法求解的摄像机之间与实际值的偏差量达到10mm，这将使重建结果产生较大误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Kinect摄像机的混合视觉标定方法，该方法对标定条件和两摄像机的空间配置关系要求低，使用灵活，标定精度高，并且提高了标定效率。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法，首先对全景摄像机进行标定，得到全景摄像机的内参数，并设置基于棋盘格的标定板，创建棋盘格坐标系，在空间中构建一位于全景摄像机坐标系前的虚拟摄像机投影平面，计算得出虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵，其特征在于：

所述对全景摄像机进行标定，得到全景摄像机的内参数的方法为：设全景摄像机的折反射镜的上焦点为O_m，下焦点为O_o，所有入射光线均指向O_m并且汇聚到O_o上，将上焦点O_m选作全景摄像机坐标系的原点，建立双曲面镜的方程，见下式：

(Z+c)2a2-X2+Y2b2=1,]]>

上式中，a、b和c为双曲面镜的参数，满足a²+b²=c²；

在全景摄像机坐标系下，设空间点P在双曲面镜的交点坐标为[X_m Y_m Z_m]^T；它在全景摄像机图像平面的成像过程可以用下式来表示：