[发明专利]摄像机外参标定方法、装置和电子设备

说明书

本申请涉及摄像机外参标定方法、装置和电子设备。根据一实施例，一种摄像机外参标定方法可包括：接收由摄像机拍摄的图像；渲染所述图像以在所述图像上标记多个图像点；确定与所述多个图像点中的至少四个图像点对应的物理空间中的至少四个物理点在世界坐标系中的坐标；以及基于所述至少四个图像点在图像坐标系中的坐标和所述至少四个物理点在世界坐标系中的坐标来计算所述摄像机的外参。本申请的摄像机外参标定方法能够实现摄像机外参的简单、快速、准确标定。

技术领域

本申请总体上涉及计算机图形学领域，更特别地，涉及一种摄像机外参标定方法、摄像机外参标定装置、以及相关的电子设备。

背景技术

在计算机视觉和图形学领域，对于安防监控、互动体感游戏、自动驾驶、环境3D建模等应用场景，都需要对摄像机(包括摄像头)进行外参标定，从而实现真实物理空间与摄像机视野的位置关系映射。在去除摄像机畸变后，该位置关系映射由摄像机内参f_x、f_y、c_x、c_y和摄像机外参R、T控制。摄像机内参f_x、f_y、c_x和c_y表示镜片折射以及光轴与成像传感器平面不垂直而引起的畸变，其一般在摄像机的生产制造期间进行标定。摄像机外参R表示旋转矩阵，T表示平移矩阵，其表示摄像机的位置和姿态等参数，因此需要在完成摄像机安装之后再进行标定。

为了对旋转矩阵R和平移矩阵T进行标定，需要在物理空间和摄像机图像空间中分别标定N个点P₁、P₂、...、P_N和Q₁、Q₂、...、Q_N，其中点P_i和Q_i彼此对应，然后利用这些点的坐标值来估算外参R和T。所使用的标定点对(P_i,Q_i)的数量越多，对外参的估算越准确。物理空间中的坐标系常称为世界坐标系，其具有三个维度(X,Y,Z)，为了便于标定，现有方法通常固定其中一个维度，例如将所有标定点设置在地面上，则对于所有标定点，总有Z＝0。在选定一个参考坐标原点和坐标轴方向后，就可以获得任意一个物理空间位置点的坐标(X,Y,0)。图像空间中的坐标系一般称为图像坐标系，其具有两个维度(u,v)，每个图像点的坐标值表示为该点距离原点的距离，原点一般可以设置为例如图像的左上角。标定过程一般包括：在物理空间中选取若干在摄像机视野中可见的点，在其上设置显眼的标志物，例如特定图案的纸板或建筑物特征点(墙角、柱角等)，并测量这些标志物在物理空间中的坐标位置；然后使用摄像机截取一帧带有标志物的图像，并使用测量工具测量每个标志物在图像中的坐标位置。这些点的坐标位置被用于计算摄像机的外参R和T。

然而，上述标定方案存在许多缺陷。首先，该标定方案需要设置标志物，如果摄像机视野中缺少明显的可以设置标志物的位置，例如没有固定的墙角或柱角，或没有可以露出地面的位置，则会很难以进行标定。而且，上述标定方案涉及到对标志物在物理空间与摄像机图像中的两次测量。由于测量总会引入误差，因此两次测量会引入更多的标定误差，影响标定的准确度。此外，标定人员需要自行维护物理空间中的点与摄像机图像中的点的一一对应关系。当标定点数目较多时，容易产生对应关系的错误。如果现场不具备对摄像机图像中的点进行测量的条件，需要离场后进行测量，则更容易产生这种对应关系的错乱。

因此，仍需要一种方法，其能够简单、准确地标定摄像机的外参。

发明内容

为了解决上述技术问题，提出了本申请。本申请的实施例提供了一种摄像机外参标定方法、装置和电子设备，其能够实现摄像机外参的简单、快速、准确标定。