[发明专利]基于固定靶标的无公共视场相机间相对位姿标定方法

权利要求书

1.一种基于固定靶标的无公共视场相机间相对位姿标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，相机组执行两次小幅度运动，绕三个坐标轴旋转的角度保持在5°-10°，并在每个位置对固定靶标进行拍摄，总共为三个位置，提取所拍摄的每张图像中4个标志点中心的图像物理坐标，每张图像中的4个标志点呈正方形分布；

步骤二，通过四点透视投影即P4P算法求摄像机与固定靶标之间的位姿关系，首先假设摄像机坐标系是通过目标坐标系先旋转后平移得到的，得到空间中一点经过旋转和平移变换后的摄像机坐标，以4个靶标标志点在目标坐标系下的坐标及其图像物理坐标作为输入，以某一靶标控制点为原点建立目标坐标系，预先设置4个标志点位于边长确定的正方形的4个顶点处，求解出靶标在摄像机坐标系下的姿态参数，即求得每张图像对应的摄像机的外部参数；通过将初始时刻摄像机的位姿参数矩阵与第一次运动后摄像机的位姿参数矩阵的逆相乘求得第一次运动的相机轨迹，通过将第一次运动后摄像机的位姿参数矩阵与第二次运动后摄像机的位姿参数矩阵的逆相乘求得第二次运动的相机轨迹；

步骤三，根据求得的相机轨迹，用矩阵重排的方法求解基础方程。

2.如权利要求1所述的基于固定靶标的无公共视场相机间相对位姿标定方法，其特征在于，步骤一中，所述相机组执行两次小幅度运动时，第二次的转轴与第一次的转轴不同，在提取图像物理坐标前，对所拍摄的图像进行二值化，中值滤波及利用形态学闭运算进行处理。

3.如权利要求1所述的基于固定靶标的无公共视场相机间相对位姿标定方法，其特征在于，步骤二中，根据靶标上4个标志点在像平面上的投影的摄像机坐标与固定靶标中4个标志点的摄像机坐标的关系，得到目标坐标系原点在摄像机坐标系的坐标，即为平移向量，并得到目标坐标系两个坐标轴在摄像机下的坐标，经过标准化后得到构成旋转矩阵的前两列，将得到的两个向量进行叉乘运算后得到旋转矩阵的第三列。

4.如权利要求1所述的基于固定靶标的无公共视场相机间相对位姿标定方法，其特征在于，步骤三中，用矩阵重排的方法求解基础方程中旋转参数时，将求解特殊的Sylvester方程问题转换为求解齐次方程的问题，进行两组测量，用奇异值分解的方法得到此超定方程的最小二乘解，将其重新排列成3×3的矩阵后进行Schimidt正交化，得到旋转矩阵；用最小二乘的方法求平移向量，将旋转矩阵和平移向量重新组合，即可得到位姿转换矩阵。