[发明专利]一种可动视觉系统的立体标定方法

说明书

本发明提出一种可动视觉系统的立体标定方法，其提及的可动多目视觉系统包括至少两套摄像部件、至少一个计算部件、至少一个控制部件，通过在摄像部件前方放置标定模板，转动各个摄像部件各个运动自由度，获取一组或多组包含标定模板特征的图像，同时得到获取该图像时相应的各个运动自由度的位置信息，经计算获得摄像元件与各个运动自由度的标定结果，即各运动自由度的转轴相对于摄像元件的旋转矩阵和平移矩阵，之后可利用上述获得的标定结果结合视觉系统中各个运动自由度位置信息实时获取立体标定结果。本发明实现了可动多目视觉系统中摄像元件处于运动状态下的立体标定，具有良好的计算实时性，消除因机械加工或组装造成的误差问题，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种视觉系统的立体标定方法，特别涉及视觉系统中至少一目独立可动的多目(两目及以上)视觉系统的立体标定方法。

背景技术

现有视觉系统以相机数目区分主要有单目、多目视觉系统这两种，其中又以相机位置是否可动分为固定视觉系统和可动视觉系统。单目视觉系统因结构简单、成本低廉而应用广泛，但是单一相机无法获取视野物体的深度信息。多目相机又以双目应用最为广泛，多目相机可以获得立体影像，但是为了计算视野中物体的深度信息需要事先标定各个相机的内参信息以及各相机间的外参信息。

固定双目相机之间相对位置固定，只需要进行一次标定就可以计算双目相机之间的相对位置关系，其相关标定算法已非常成熟，应用也很广泛，例如基于3D立体靶标的相机标定算法、基于2D平面靶标的相机标定算法等，以此衍生到固定多目视觉系统，可通过两两标定多目之间相对位置关系，即可获得多目相机之间的相对位置关系。

可动多目视觉系统由于使用过程中多摄像机会发生运动，虽然各个相机的内参信息不随相机运动而发生变化，但是外参信息会随着相机的运动发生变化，这时候如果想要计算视野中物体的深度信息，就需要知道摄像机运动后精确的外参信息。

此外，可动多目视觉系统结构中存在机械运动的部分，受限于现有机械加工水平以及安装工艺的限制，无法保证各个机械转轴严格精准的按照设计要求运动，同时摄像元件与机械转轴的相对位置也难以保证，而立体视觉对于多相机之间的位置关系精度有很高的要求，此时如果需要有好的立体视觉效果，需要尽可能消除这方面的误差。

目前基于固定双目及衍生的固定多目的相关标定算法已比较成熟，应用也很广泛，例如著名的张氏标定法(张正友1998年发表的论文“A Flexible New Technique forCamera Calibration”)，但是基于可动多目视觉系统的标定并无相关成熟通用的方法。

发明内容

为了克服现有技术中存在的在可动多目视觉系统工作时摄像机会发生运动的情形下传统立体标定算法无法实时获取摄像机的外参信息等问题，本发明提供一种可动视觉系统立体标定方法，即使多个摄像机部件相对位置发生了变化且各个轴、摄像部件的相对位置由于机械加工、组装等环节导致的存在误差的情况下，仍能根据各个轴上的位置记录组件实时计算摄像部件之间相对位置关系。

本发明提出的可动视觉系统的立体标定方法，通过获取的一系列影像信息以及各个运动自由度的位置信息计算出可动多目系统的标定参数，之后可通过该标定参数以及各个运动自由度的运动信息实时计算摄像部件的外参信息。

具体的，本发明提供的可动多目视觉系统的立体标定方法，所述可动多目视觉系统包括：

至少两套摄像部件，每一套所述摄像部件包括至少一个可获取连续图像的摄像元件；每一套所述摄像部件具有任意数目运动自由度；每个所述运动自由度安装有可获取转动或平移信息的位置获取装置；

至少一个计算部件，所述计算部件可计算处理图像信息以及各个运动自由度的运动信息；

至少一个控制部件，所述控制部件可控制各个运动自由度的运动；