[发明专利]一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法

摘要

本发明涉及一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法，该混合视觉系统包括Kinect摄像机和全景摄像机。所述标定方法为：分别对Kinect摄像机的RGB摄像机和全景摄像机进行标定，得到RGB摄像机和全景摄像机的内参数，并设置基于棋盘格的标定板，创建棋盘格坐标系；在空间中构建一位于全景摄像机坐标系前的虚拟摄像机投影平面，计算并得出虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵，进一步得到Kinect摄像机中的IR摄像机到全景摄像机的外参数。本发明能够获得Kinect摄像机内参数和混合视觉系统的外参数，对标定条件和混合视觉系统的空间配置关系要求低，使用灵活。

主权项

一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法，首先对全景摄像机进行标定，得到全景摄像机的内参数，并设置基于棋盘格的标定板，创建棋盘格坐标系，在空间中构建一位于全景摄像机坐标系前的虚拟摄像机投影平面，计算得出虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵，其特征在于：所述对全景摄像机进行标定，得到全景摄像机的内参数的方法为：设全景摄像机的折反射镜的上焦点为Om，下焦点为Oo，所有入射光线均指向Om并且汇聚到Oo上，将上焦点Om选作全景摄像机坐标系的原点，建立双曲面镜的方程，见下式： ( Z + c ) 2 a 2 - X 2 + Y 2 b 2 = 1 , 上式中，a、b和c为双曲面镜的参数，满足a2+b2=c2；在全景摄像机坐标系下，设空间点P在双曲面镜的交点坐标为[Xm Ym Zm]T；它在全景摄像机图像平面的成像过程可以用下式来表示： ( Z m + 2 c ) u o v o 1 = k xo β o u 0 o 0 k yo v 0 o 0 0 1 Y m X m Z m + 2 c , 上式中， k xo β o u 0 o 0 k yo v 0 o 0 0 1 为全景摄像机配备的摄像机的内参数矩阵，[uo vo]T为点[Xm Ym Zm]T的投影点坐标；所述虚拟摄像机投影平面的投影模型为： λ u v v v 1 = K v [ R v | T v ] X w Y w Z w 1 , 上式中[Xw Yw Zw]T为棋盘角点在世界坐标系中的坐标，[uv vv 1]T为其投影点的像素坐标，[Rv|Tv]为虚拟摄像机坐标系与世界坐标系的外参数矩阵,投影点的归一化坐标值只与外参数有关系，与内参数无关；所述混合视觉系统还包括Kinect摄像机，所述Kinect摄像机包括RGB摄像机和IR摄像机；所述混合视觉系统标定方法，还包括如下步骤，步骤S1：对RGB摄像机进行标定，得到RGB摄像机的内参数；步骤S2：在RGB摄像机的不同方位，摆放标定板，并创建各个方位的标定板对应的棋盘格坐标系，计算出RGB摄像机坐标系到棋盘格坐标系的变换矩阵；步骤S3：根据上述虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵，获得RGB摄像机坐标系到全景摄像机坐标系的变换矩阵，并计算得到RGB摄像机到全景摄像机的外参数；步骤S4：根据RGB摄像机坐标系和IR摄像机坐标系的变换矩阵，获得IR摄像机到RGB摄像机外参数，并根据步骤S3得到的RGB摄像机到全景摄像机的外参数，计算得到IR摄像机到全景摄像机的外参数。