[发明专利]一种多个3D相机联合标定的方法及设备

说明书

本申请涉及多相机标定技术领域，提供一种多个3D相机联合标定的方法及设备。具体的，多个3D相机从不同视角采集标定对象的深度图像，将每个深度图像中提取的点云数据集合，分别与预先存储的标定对象的三维模型的点云数据集合进行特征匹配，基于匹配结果将多个3D相机坐标系统一到标定对象坐标系下，实现多个3D相机的初始标定，进一步地，以标定对象坐标系为基准，对存在公共视野的两两相机对应的点云数据集合进行匹配，确定两两相机坐标系之间的位姿关系，从而将多个3D相机统一到一个3D相机的坐标系下，并对多个3D相机中两两相机之间的位姿进行了全局优化，从而减小两两相机之间的局部累计标定误差，提高了标定的精度。

技术领域

本申请涉及多相机标定技术领域，尤其涉及一种多个3D相机联合标定的方法及设备。

背景技术

在多台相机组成的系统中，每个相机都拥有独立的坐标系，称为相机坐标系。相机拍摄的图像以相机坐标系作为坐标原点。对系统中各个相机采集的图像进行处理时，需要将多个独立的相机坐标系统一对齐到一个公共坐标系下，以提高图像处理的便捷性，这种将多个独立的相机坐标系转换到公共坐标系下的过程，称为多相机标定。

多相机标定的应用场景比较广泛，例如：体积测量、三维重建、运动捕捉等场景都会用到多相机标定。

目前，多相机标定大多是针对2D相机组成的系统。基于2D相机的特点，在标定多相机坐标系的转换关系之前，需要先标定每个相机的内参数，在获得相机内参数的基础上，再标定多相机的外参数。这种标定方法，存在以下缺陷：1)要求标定板在不同的相机视角前做刚体运动，以完成相机内外参数的标定；2)各个相机之间要有较大的公共视野，限制了各个相机的布局；3)标定板的角点在相机中的成像效果极易受环境光、摆放位置的影响，导致角点检测精度不高或者检测失败，影响标定结果；4)人工控制标定版的刚性运动，标定板运动角度难以掌握，机械化控制标定板做刚性运动(例如在标定板下方安装转台)，虽能够实现标定板在多个相机间的自动切换，但是增加了标定成本。

与2D相机不同，3D相机能够采集深度信息，无需标定内参数。因此，多个2D相机的标定方法并不适用于多个3D相机的标定，需提供一种对多个3D相机进行标定的方法。

发明内容

本申请提供了一种多个3D相机联合标定的方法及设备，用以实现多个3D相机的联合标定。

第一方面，本申请实施例提供一种多个3D相机的联合标定方法，包括：

获取多个3D相机在不同视角下各自采集的标定对象的深度图像，并分别提取各个深度图像各自对应的点云数据集合；

针对提取的各个点云数据集合中的任意一个点云数据集合，将所述一个点云数据集合中各个点云对的特征向量，分别与预先存储的所述标定对象的三维模型的点云数据集合中各个点云对的特征向量进行特征匹配，确定多个变换矩阵，并对所述多个变换矩阵进行聚类，得到所述一个点云数据集合的目标变换矩阵；

根据各个点云数据集合对应的目标变换矩阵，确定所述多个3D相机中两两相机之间的标定矩阵，以实现所述多个3D相机的联合标定。

第二方面，本申请实施例提供一种标定设备，包括处理器、存储器以及至少一个外部通信接口，所述处理器、所述存储器以及所述外部通信接口均通过总线连接；

所述外部通信接口，被配置为接多个3D相机在不同视角下采集的标定对象的深度图像；

所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被配置为基于所述计算机程序执行以下操作：

获取多个3D相机在不同视角下各自采集的标定对象的深度图像，并分别提取各个深度图像各自对应的点云数据集合；