[发明专利]多相机系统的校准、多相机系统以及校准辅助物

说明书

本发明涉及通过使用包括多个连接件(28)的固定器(26)对被设计为具有减小复杂性的多相机系统(14)进行校准，多个连接件中的每一个被设计为连接、适配或夹持至相机壳体(34)或透镜(32)的配对物，具体地，固定器(26)被设计使得固定器的连接件(28)或固定器模块(120)被固定以沿着至少一个公共空间方向(46)上相对于彼此被固定，其中，所述连接件(28)被刚性固定或被绝对固定在旋转轴线(118)上。

技术领域

本发明涉及相机系统的校准、相机系统以及用于校准相机系统的校准辅助物(alignment aid)。

背景技术

首先，将基于图1说明相机系统中频繁出现的问题。图1示出了具有相机900的全景相机系统(panoramic camera system)，它的入射光瞳(entrance pupil)902(这里，为了简单起见，均被示出为处于相机900的物镜的前面)被布置在公共圆圈904上，使得相机900在不同的方向上放射性地朝外定向。图1以阴影方式示出了独立于星状或基于反射镜结构而选择的用于布置入射光瞳的临界区(critical zone)，该临界区是出现视差错误(parallaxerror)的地方，视差错误是由邻近相机900的入射光瞳902的距离过大而引起的。

通常，使用反射镜系统。从而可以在公共虚拟相机中心中的反射镜区段后方放置所有的相机的虚拟入射光瞳(即真实入射光瞳的虚拟图像)。如在图2A中所示，利用这样的定位可以得到无视差的图片，其中C表示虚拟入射光瞳的公共位置。然而，反射镜系统具有以下效应：相机所拍摄的子图像没有重叠，这会在实践中使子图像不可能完美地结合(即，拼接)。在早前的应用中，诸如在主题公园中，通过区段不可达到的屏幕(segmentedinaccessible screen)来对其进行包围，这避免了产生无缝拼接图像的必然性。然而，目前系统在技术上使用折衷的办法，其中放置所有相机使得虚拟入射光瞳位于期望的优化中心周围的小圆上。这在图2B中示出，通过906表示公共中心C周围的圆圈，虚拟入射光瞳设置有参考数字908，通过910表示反射镜区段与虚拟入射光瞳908所处的平面的交叉点。因此，图2B的布置没有遭受放射方向912上的问题，其中反射镜区段与另一个接壤，由于相机的子图像得到了必要的重叠，不会引起视差错误以引起明显限制。图3示出了具有根据图3的虚拟入射光瞳的布置的全景相机系统的立体图像，其中可以看到反射镜区段912和相关联的相机914。

定位相机和它们的入射光瞳的准确度决定了视差的范围，并且因此产生的无缝全景(即，拼接)必然精确。在待拍摄的场景中，只能接受视差错误受到特定的限制。例如，如果只有物体在拼接区域内位于远的范围中，则将可以接受比近范围物体更大的视差错误。相应的标准是所产生的视差错误小于一个像素。为了保持视差错误足够小以符合该标准，需要非常精确地定位虚拟入射光瞳908。这再次需要精确地定位相机，并且因此这伴随两个主要缺点，校准的精确性和时间消耗：

-为相机的精确的机械定位而做出的非常大的付出。

-为了所有的自由度，相机需要精确地移动并且长久地锁定。

-不能任意地选择旋转自由度的旋转中心的位置。旋转中心理想地与入射光瞳相一致。

-改变自由度不应引起其他自由度的角度的进一步变化，即，自由度的角度相互正交。

-随着时间推移自由度不变化，特别是还不能由震动或热效应引起变化。

-期望位置的确定和控制。

-无法容易地直接测量由期望的虚拟中心造成的各单个相机的精确位置。通常其位于光学范围内。

-当调整光学件时，入射光瞳的位置可能改变。

-另外，精确位置取决于剩余的光学系统，诸如反射镜公差。

-在昂贵的测量技术的帮助下，通过基于相机图像的视觉控制间接地执行相机中心的确定和控制。