[发明专利]基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统与方法

权利要求书

1.一种基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于，所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统包括有总摄像机(1)、总摄像机支架(2)、分摄像机左(3)、分摄像机支架左(4)、分摄像机右(5)、分摄像机支架右(6)与圆柱靶标(7)；

总摄像机支架(2)、分摄像机支架左(4)、分摄像机支架右(6)与圆柱靶标(7)放置在地面上，分摄像机左(3)与分摄像机右(5)无公共视场，总摄像机(1)、分摄像机左(3)与分摄像机右(5)通过底部的螺纹孔分别与总摄像机支架(2)、分摄像机支架左(4)与分摄像机支架右(6)顶部的螺栓螺纹固定连接。

2.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的总摄像机(1)为广角工业相机。

3.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的总摄像机支架(2)为可调整高度的三角支架。

4.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的分摄像机左(3)为广角工业相机。

5.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的分摄像机支架左(4)为可调整高度的三角支架。

6.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的分摄像机右(5)为广角工业相机。

7.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的分摄像机支架右(6)为可调整高度的三角支架。

8.按照权利要求1所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统，其特征在于所述的圆柱靶标(7)是一个空心圆柱，外表面粘贴有棋盘格图案。

9.按照权利要求1至8所述的基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定系统的标定方法，其特征在于，具体步骤如下：

第一步：基于空间点的汽车检测无共视场相机全局标定的图像采集：

总摄像机(1)、分摄像机左(3)以及分摄像机右(5)分别固定在总摄像机支架(2)、分摄像机支架左(4)与分摄像机支架右(6)上，将总摄像机支架(2)、分摄像机支架左(4)与分摄像机支架右(6)放置在地面上，根据汽车检测对大检测范围的需要，分摄像机左(3)与分摄像机右(5)无共视场，将圆柱靶标(7)放置在地面上，并处于总摄像机(1)与分摄像机左(3)的视场内，总摄像机(1)与分摄像机左(3)分别采集一幅图像，移动圆柱靶标(7)，使其处于总摄像机(1)与分摄像机右(5)的视场内，总摄像机(1)与分摄像机右(5)分别采集一幅图像；

第二步：当圆柱靶标(7)在总摄像机(1)与分摄像机左(3)公共视场内时，根据总摄像机(1)采集的图像解算从圆柱靶标(7)到总摄像机(1)坐标系转换的单应矩阵：

从圆柱靶标(7)坐标系到总摄像机(1)获取的图像坐标系的转换关系为

P_T1，I0X_T1＝sx_I0，T1

利用RANSAC点提取方法和DLT标定方法可求得投影矩阵P_T1，I0＝K_T1，I0[R_T1，I0 t_T1，I0]，K_T1，I0是总摄像机(1)的内参数，R_T1，I0，t_T1，I0是根据QR分解获得的总摄像机(1)的外参数，X_T1为圆柱靶标(7)特征点的圆柱靶标(7)坐标系坐标，x_I0，T1为圆柱靶标(7)特征点X_T1在总摄像机(1)获取的图像下的图像坐标，s为比例因子，由旋转矩阵R_T1，I0和平移向量t_T1，I0可求得从圆柱靶标(7)在分摄像机左(3)视场下的坐标系到总摄像机(1)坐标系转换的单应矩阵

第三步：当圆柱靶标(7)在总摄像机(1)与分摄像机右(5)公共视场内时，根据总摄像机(1)采集的图像解算从圆柱靶标(7)到总摄像机(1)坐标系转换的单应矩阵：

圆柱靶标(7)坐标系与总摄像机(1)获取的图像坐标系的转换关系为

P_T2，I0X_T2＝sx_I0，T2

利用RANSAC点提取方法和DLT标定方法可求得投影矩阵P_T2，I0＝K_T2，I0[R_T2，I0 t_T2，I0]，K_T2，I0是总摄像机(1)的内参数，R_T2，I0，t_T2，I0是根据QR分解获得的总摄像机(1)的外参数，X_T2为圆柱靶标(7)特征点的圆柱靶标(7)坐标系坐标，x_I0，T2为圆柱靶标(7)特征点X_T2在总摄像机(1)获取的图像下的图像坐标，由旋转矩阵R_T2，I0和平移向量t_T2，I0可求得从圆柱靶标(7)在分摄像机右(5)视场下的坐标系到总摄像机(1)坐标系转换的单应矩阵

根据所求得H_T1，CO与H_T2，CO可以得到从分摄像机左(3)坐标系到分摄像机右(5)坐标系的单应矩阵

H_T2，T1＝H_T2，C0(H_T1，C0)^-1

将H_T2，T1进一步展开可得

第四步：当圆柱靶标(7)在总摄像机(1)与分摄像机左(3)公共视场内时，根据分摄像机左(3)采集的图像解算从圆柱靶标(7)到分摄像机左(3)坐标系转换的单应矩阵：

圆柱靶标(7)坐标系与分摄像机左(3)获取的图像坐标系的转换关系为

P_T1，I1X_T1＝sx_I1，T1

利用RANSAC点提取方法和DLT标定方法可求得投影矩阵P_T1，I1＝K_T1，I1[R_T1，I1 t_T1，I1]，K_T1，I1是分摄像机左(3)的内参数，R_T1，I1，t_T1，I1是根据QR分解获得的分摄像机左(3)的外参数，x_I1，T1为圆柱靶标(7)特征点X_T1在分摄像机左(3)获取的图像下的图像坐标，由旋转矩阵R_T1，I1和平移向量t_T1，I1可求得圆柱靶标(7)在分摄像机左(3)视场下的坐标系到分摄像机左(3)坐标系的单应矩阵

第五步：当圆柱靶标(7)在总摄像机(1)与分摄像机右(5)公共视场内时，根据分摄像机右(5)采集的图像解算从圆柱靶标(7)到分摄像机右(5)坐标系转换的单应矩阵：

圆柱靶标(7)坐标系与分摄像机右(5)获取的图像坐标系的转换关系为

P_T2，I2X_T2＝sx_I2，T2

利用RANSAC点提取方法和DLT标定方法可求得投影矩阵P_T2，I2＝K_T2，I2[R_T2，I2 t_T2，I2]，K_T2，I2是分摄像机右(5)的内参数，R_T2，I2，t_T2，I2是根据QR分解获得的分摄像机右(5)的外参数，x_I2，T2为圆柱靶标(7)特征点X_T2在分摄像机右(5)获取的图像下的图像坐标，由旋转矩阵R_T2，I2和平移向量t_T2，I2可求得圆柱靶标(7)在分摄像机右(5)视场下的坐标系到分摄像机右(5)坐标系的单应矩阵

第六步：分摄像机左(3)坐标系与分摄像机右(5)坐标系之间的单应矩阵解算：

根据第二步到第五步解得的一系列单应矩阵，可求得从分摄像机左(3)坐标系到分摄像机右(5)坐标系转换的单应矩阵

H_C1，C2＝(H_T2，C2)^-1H_T2，T1H_T1，C1

将单应矩阵H_C1，C2展开可得分摄像机左(3)坐标系到分摄像机右(5)坐标系转换的单应矩阵与第二步到第五步中所得的各个旋转矩阵和平移向量的关系为