[发明专利]一种多相机单视图标定装置及其标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及标定技术，尤其涉及一种多相机单视图标定装置及其标定方法。

背景技术

多相机系统的高精度标定是计算机视觉领域比较复杂的工作，往往需要设计高精度、高稳定性的硬件来保证整个测量系统长时间工作的稳定性，对于复杂的多相机系统，此硬件的设计成本将非常昂贵。

以往多相机的标定主要采用两种方式：（1）用很大的标定板在空间中放置不同的位置，利用Zhang氏方法进行全局定位；（2）相机之间先两两进行标定，最后转换到同一坐标系下，实现全局标定。以上方式，操作极其繁琐，每次重新定位一次系统，都要将上述标定过程重复一遍，耗时耗力。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的就是寻求一种多相机单视图标定装置及其标定方法，在确保高精度的情况下，降低硬件结构设计的复杂性和高成本，同时减少操作的复杂性，提高标定速度。

本发明是这样实现的，一种多相机单视图标定装置，其应用于一个多相机单视图标定系统中，该多相机单视图标定系统包括多个相机以及载物台，该多个相机均匀布局于该载物台的领空，且该多个相机的取景框均朝向该载物台，定义该载物台以及该载物台的相对两侧为测量区域，该测量区域内设有随意布置的若干标志点，该若干标志点一旦确定后保持不动，该多相机单视图标定装置包括：

世界坐标系定位模块，其用于将世界坐标原点定位在随机选取的相机上，该随机选取的相机定义为第一个相机，第一个相机的位置参数为（I，0）；

定位参数获取模块，其用于对其他相机和第一个相机对空间相同的n个标志点进行图像采集，n≥5，根据基于本质矩阵的5点算法，获取到相应相机在世界坐标系下的位置参数（R₂,T₂），……，（R_N-1,T_N-1），其中，（R₂,T₂）为第二个相机的位置参数，（R_N-1,T_N-1）为第N-1个相机的位置参数；以及

桥接模块，其用于以采用桥接的方式将与第一个相机没有足够匹配标志点估计位置参数的相机通过桥接的方式进行转换得到，从而间接实现全局初始定标。

作为上述方案的进一步改进，该桥接模块包括：局部世界坐标系建立模块，其用于将局部世界坐标系建立在N-1号相机上，利用本质矩阵分解方式获取N号相机在N-1号相机坐标系下的位置参数（R_NN1,T_NN1）；以及计算模块，其用于根据以下公式计算，获取到N号相机在第一个相机坐标系下的位置参数（R_N,T_N），（R_N,T_N）=（R_NN1*R_N-1,R_NN1*T_N-1+T_NN1）。

作为上述方案的进一步改进，该多相机单视图标定装置还包括全局求精模块，该全局求精模块用于采用根据以下公式进行全局求精，使得标定结果更精确，其中，Q(a_j，b_i)是第i个标志点在第j个视图上的像点计算值，a_j表示一个相机参数向量，b_i表示一个三维点向量，x_ij是第i个标志点在第j个视图上的测量值，d(x，y)表示x，y之间的欧式距离。

作为上述方案的进一步改进，该若干标志点为虚拟点，取自被测物上的随意部位，该被测物置于该载物台上。

作为上述方案的进一步改进，当多个相机中的一者发生移动时，该多相机单视图标定装置重新标定。

本发明还提供一种多相机单视图标定方法，其应用于一个多相机单视图标定系统中，该多相机单视图标定系统包括多个相机以及载物台，该多个相机均匀布局于该载物台的领空，且该多个相机的取景框均朝向该载物台。定义该载物台以及该载物台的相对两侧为测量区域，该测量区域内设有随意布置的若干标志点，该若干标志点一旦确定后保持不动。该多相机单视图标定方法包括以下步骤：

将世界坐标原点定位在随机选取的相机上，该随机选取的相机定义为第一个相机，第一个相机的位置参数为（I，0）；