[发明专利]一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法

说明书

本发明公开了一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法，具体包括以下步骤，步骤S1：设计编码序列；步骤S2：建立全局坐标系；步骤S3：分别进行两两摄像机的局部标定，利用两摄像机采集一组正交编码条纹图像，至少拍摄三组图像；步骤S4：对于一个正交编码条纹图像，计算其在水平/垂直方向上的绝对展开相位；步骤S5：根据绝对展开相位，建立正交编码条纹图像中每个像素点的图像坐标和世界坐标的一一映射关系；建立摄像机投影方程，求解出两摄像机的内部参数和外部参数；步骤S6:重复步骤S3‑S5，直到多摄像机系统中每个摄像机都完成了局部标定，将所有摄像机统一至全局坐标系下，实现多摄像机系统的全局标定。

技术领域

本发明属于多摄像摄像技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法。

背景技术

多摄像机系统广泛应用于安防监控、目标跟踪、工业测量、自主导航等领域，其中一个关键问题是多摄像机标定，以确定各个摄像机的内参数(如焦距、主点、畸变等)和外参数(如旋转矩阵、平移向量等)，其标定精度将直接影响着多摄像机系统的性能。

传统标靶按照维度可划分为：一维标靶、二维标靶和三维标靶。相比之下，二维标靶加工和维护较为简单，应用最为广泛。常用的二维标靶包括棋盘格和圆点阵列，其中棋盘格的特征点是角点，圆点阵列的特征点是圆心，它们的提取精度均受灰度影响较大，进而影响着摄像机标定精度。

许多学者设计了不同种类的相位标靶，包括相移条纹、相移圆条纹和正交条纹等，其共同点在于从标靶相位分布中提取特征点。

其中，相移条纹和相移圆条纹利用相移法计算其相位，但相移法一般需要多幅条纹，因此在标定过程中，摄像机需要保持固定，每个摄像机方位需要拍摄多幅条纹图像，比较耗时耗力。

其中，正交条纹利用傅里叶分析法计算其相位，标定灵活性有所提高。然而对于多摄像机标定，不同的应用场合下多摄像机排布情况不尽相同，可能会出现邻近摄像机无公共视场的情况。

不论采用传统二维标靶或者相位标靶，传统的多摄像机标定方法需要将标靶放置于公共视场内进行拍摄，限制了其应用范围。综上所述，如何提高多摄像机标定的精度和灵活性，仍具有重要意义。

发明内容

本发明提供一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法，以解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法，具体包括以下步骤，

步骤S1：设计编码序列，并根据编码序列将若干个编码点嵌入到正交条纹中，生成正交编码条纹I(x,y)；然后将正交编码条纹显示于液晶屏幕上或打印于白色平面板上，作为相位标靶；

步骤S2：将多摄像机系统中与其他摄像机的视场重叠较多的摄像机选为基准摄像机，以该基准摄像机坐标系建立全局坐标系，其中根据摄像机的视场重叠度大小，将多摄像机中重叠度较多的两两摄像机划分为一组；

步骤S3：分别进行两两摄像机的局部标定，将正交编码条纹置于两摄像机视场范围之内，两摄像机中包括一个基准摄像机或已完成局部标定的摄像机；改变正交编码条纹的摆放方位，每个摆放方位下利用两摄像机采集一组正交编码条纹图像I_a(u,v),I_b(u,v)，至少拍摄三组图像；

步骤S4：对于一个正交编码条纹图像I(u,v)，计算其在水平/垂直方向上的绝对展开相位Φ_u(u,v),Φ_v(u,v)；

步骤S5：根据绝对展开相位Φ_u(u,v),Φ_v(u,v)，建立正交编码条纹图像I(u,v) 中每个像素点的图像坐标(u,v)和世界坐标(X,Y,Z)的一一映射关系；建立摄像机投影方程，求解出两摄像机的内部参数和外部参数；