[发明专利]基于单点标定物的多相机标定

说明书

本发明涉及一种基于单点标定物的多相机内外参标定方法及标定组件。上述标定方法包括：使用固定在场景中不同位置的多个红外相机对自由移动的单个标定点以及用于指示世界坐标系的L型刚体的像点进行采集，并上传到上位机中利用像点数据实现对多相机内外参的标定。首先根据针孔及畸变相机模型、像点对间的对极几何约束关系，对具有共视点的两个相机进行两两标定。该方法所用的标定工具制作简单，且不需要限定标定物在所有相机的公共视场内运动，可操作性强；利用共视场关系确定的多相机级联路径，能够使更多的像点参与运算，算法鲁棒性更好；通过多步优化使得标定参数可达到亚像素级别的重投影误差，完全满足高精度需求。

技术领域

本发明涉及一种计算机视觉领域，具体是一种基于单点标定物的多相机内外参标定方法及标定组件。

背景技术

相机标定技术利用标定物体的二维图像恢复出相机内外参数，进而重建出场景的三维信息，是计算机视觉领域的关键步骤，在工业、航天、文化创意等领域具有广泛应用。

在图像测量过程以及机器视觉应用中，为确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系，必须建立摄像机成像的几何模型，这些几何模型参数就是摄像机参数。在大多数条件下这些参数必须通过实验与计算才能得到，这个求解参数的过程就称之为摄像机标定。

无论是在图像测量或者机器视觉应用中，摄像机参数的标定都是非常关键的环节，其标定结果的精度及算法的稳定性直接影响摄像机工作产生结果的准确性。因此，做好摄像机标定是做好后续工作的前提，是提高标定精度是科研工作的重点所在。其标定的目的就是为了求解相机内参、外参、畸变参数。

近年来，随着虚拟现实技术和产业的蓬勃发展，单个相机的视角无法满足人们对大范围三维空间的期望，多相机组合及标定逐渐成为新的研究热点。然而，现有的多相机标定方法，往往要求标定物同时在所有相机的公共视场内运动，增加了实际操作的难度，且标定精度较低，因此，如何通过方便快捷的操作，同时获取多相机的高精度的内外参数，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明目的就在于为解决上述问题而提供一种基于单点标定物的多相机内外参标定方法及标定组件。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于单点标定物的多相机内外参标定方法，主要包括：该方法使用固定在场景中不同位置的多个红外相机对自由移动的单个红外反光点以及用于指示世界坐标系的已知边长的L型刚体的像点进行采集，再利用像点数据实现对多相机内外参的标定，具体而言：

S10：采集标定数据，包括利用安装有单个标定点的标定杆和边长已知的L型直角刚体采集标定数据。；

S20：两两标定，包括根据针孔及畸变相机模型、像点对间的对极几何约束关系，对具有共视点的两个相机进行两两标定，并使用L-M算法优化内外参数；

S30：统一参考相机坐标系下多相机内外参标定，包括根据所有相机的共视场关系建立多相机系统的无向图，确定任意相机相对于参考相机的最优级联路径，结合两两标定参数转化求出统一的参考相机坐标系下所有相机的内外参，并使用BA捆绑调整优化；

S40：指定世界坐标系下多相机内外参标定，包括利用Kneip PnP算法求出以已知边长的L型刚体为指定统一世界坐标系下所有相机的内外参数。

本发明的有益效果在于：该方法所用标定工具制作简单，且不需要限定标定物在所有相机的公共视场内运动，可操作性强；利用共视场关系确定的多相机级联路径，能够使更多的像点参与运算，算法鲁棒性更好；通过多步优化使得标定参数可达到亚像素级别的重投影误差，完全满足高精度需求。

附图说明

图1是本发明所述一种基于单点标定物的多相机内外参标定组件中已知边长的L型直角刚体结构示意图；