[发明专利]一种基于多面体几何约束的多个3D相机标定方法和设备

说明书

本申请涉及多相机标定技术，尤其公开了一种基于多面体几何约束的多个3D相机标定方法和设备，该方法包括：获取多个3D相机在不同视角下各自采集的标定对象的RGB图像和深度图像，并分别提取各个深度图像各自对应的点云数据集合；针对任意一个3D相机，确定RGB图像中包括的基准角点；基于3D相机采集到的点云数据集合和基准角点确定基准角点在相机坐标系下的基准坐标；根据基准坐标以及标定对象的棱长，确定3D相机对应的相机坐标系下的角点坐标集合；基于确定的各个3D相机各自对应的相机坐标系下的角点坐标集合，确定各个3D相机两两之间的标定矩阵，以完成各个3D相机之间的联合标定。简化多相机标定过程，提高标定精度。

技术领域

本发明涉及多相机标定技术领域，尤其涉及一种基于多面体几何约束的多 个3D相机标定方法和设备。

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。

现有的多3D相机标定方法大多借鉴立体视觉标定的思路进行，立体视觉 是指两台普通的RGB相机间隔一定距离摆放的系统，也称为2D相机组成的系 统，通过识别棋盘格或者圆形标定板构建两个相机之间的变换关系。在具体操 作时，需要手持或者借助自动转台控制标定板在两两相机的公共视野中多次移 动，最终确定相机间的变换关系。

基于标定板的标定存在以下几个问题：

标定板需要在空间中变换更多的姿态才能建立约束关系，标定过程繁琐； 标定板通常只有一面有效，布局相机时需要确保任意一个相机都能跟系统中的 某一个相机有共同视野，能够拍摄到标定板平面，限制了相机的布局；标定板 的角点识别效果，与光照、标定板在视野中的位置关系较大，容易出现识别精 度较差甚至识别失败的问题。

发明内容

本发明示例性的实施方式中提供一种基于多面体几何约束的多个3D相机 标定方法和设备，用以简化多个3D相机标定的过程，提高标定精度。

根据示例性的实施方式中的第一方面，提供一种基于多面体几何约束的多 个3D相机标定方法，该方法包括：

获取多个3D相机在不同视角下各自采集的标定对象的RGB图像和深度图 像，并分别提取各个深度图像各自对应的点云数据集合；其中，所述标定对象 的形状为多面体，所述标定对象的有效角点数大于或者等于所述3D相机的数 量，所述有效角点为所述标定对象的至少三个可见面构成的角点；

针对任意一个3D相机，识别所述3D相机采集到的RGB图像中的至少一 个标记物，并根据所述至少一个标记物确定所述RGB图像中包括的基准角点； 基于所述3D相机采集到的所述点云数据集合和所述基准角点确定所述基准角 点在所述3D相机的相机坐标系下的基准坐标；根据所述基准坐标以及所述标 定对象的棱长，确定所述3D相机对应的相机坐标系下的角点坐标集合；

基于确定的各个3D相机各自对应的相机坐标系下的角点坐标集合，确定 各个3D相机两两之间的标定矩阵，以完成各个3D相机之间的联合标定。

在一些示例性的实施方式中，所述根据所述至少一个标记物确定所述RGB 图像中包括的基准角点，包括：

确定所述至少一个标记物所在的所述标定对象的至少一个标记平面；

根据所述标定对象中预先设定的所述标记对象中的角点标识与标记平面 标识的关系，确定所述RGB图像中包括的角点标识；

根据所述角点标识确定所述RGB图像中包括的基准角点。