[发明专利]一种大视角的深度相机拼接装置及拼接方法

权利要求书

1.一种大视角的深度相机拼接装置，其特征在于，包括：相机，固定上述相机的机械固定装置，连接于上述相机的控制器，定位上述相机的棋盘格标定板。

2.根据权利要求1所述的一种大视角的深度相机拼接装置，其特征在于，上述机械固定装置包括：机械底座，固定于上述机械底座上并用于固定相机的相机连接器。

3.根据权利要求1所述的一种大视角的深度相机拼接装置，其特征在于，上述相机为深度相机。

4.根据权利要求3所述的一种大视角的深度相机拼接装置，其特征在于，上述相机为两个相同型号的深度相机。

5.根据权利要求1所述的一种大视角的深度相机拼接装置，其特征在于，上述控制器为电脑，电脑处理器为Intel i5。

6.根据权利要求1所述的一种大视角的相机的拼接方法，其特征在于，包括：如下步骤：

步骤一：将待拼接的相机利用机械固定装置固定；

步骤二：在相机相对位置固定的情况下，通过棋盘格标定板使用标定算法获取相机之间的外部参数旋转分量R和平移分量T；

步骤三：利用旋转分量R和平移分量T将多个相机的成像映射到同一坐标系实现快速拼接。

7.根据权利要求6所述的一种大视角的相机的拼接方法，其特征在于，包括：如下步骤：

步骤一：将待拼接的相机利用机械固定装置固定；

步骤二：使用标定算法，在多个相机的公共成像区域采集多张不同视角的棋盘格照片，然后利用标定算法获取出两个相机之间的外部参数R旋转矩阵和T平移向量；R和T的具体算法如下：

P_w表示世界坐标系中一点，P_c1表示P_w在第一相机中的成像点，P_c2表示P_w在第二相机中的成像点，R₁和T₁为第一相机的外部参数，R₂和T₂为第二相机的外部参数；

1)假设相机有两个，分别是第一相机和第二相机；假设空间坐标系中一点为：P_w(x,y,z)，则其在第一相机中的坐标P_c1为：

P_c1＝R₁*P_w+T₁；

式中R₁为空间坐标系到相机坐标系1的旋转分量，T₁为空间坐标系到相机坐标系1的平移分量；

由此推出：

$P_W=R_1^{-1}*(P_{c1}-T_1);$

2)P_w(x,y,z)在第二相机中的坐标P_c2为：

P_c2＝R₂*P_w+T₂；

式中R₂为空间坐标系到相机坐标系2的旋转分量，T₂为空间坐标系到相机坐标系2的平移分量；

将S1中P_w代入上式得到：

$P_{c2}=R_2*(R_1^{-1}*(P_{c1}-T_1\left)\right)+T_2=R_2*R_1^{-1}*P_{c1}+T_2-R_2*R_1^{-1}*T_1;$

3)第一相机与第二相机的坐标关系为：

P_c2＝R*P_c1+T；

对比上述公式可得出：

和

步骤三：利用旋转分量R和平移分量T将多个相机的成像映射到同一坐标系，算出相机在坐标上的位置，实现快速拼接；具体算法为：利用已经求出的外部参数，将一个相机中的坐标映射到另一个坐标系中，这样可以将两个坐标统一起来完成拼接，假设有两个相机，第一相机的点为P_c1(x₁,y₁,z₁)，第二相机的点为P_c2(x₂,y₂,z₂)；通过如下公式算出R和T；R为标定得到的3x3旋转矩阵，T为标定得到的3x1平移向量；

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ z_1\end{array}\right]=R*\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ y_1\\ z_1\end{array}\right]+T=\left[\begin{array}{ccc}{r}_{00}& r_{01}& r_{02}\\ r_{10}& r_{11}& r_{12}\\ r_{20}& r_{21}& r_{22}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{c}{x}_2\\ y_2\\ z_2\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{t}_0\\ t_1\\ t_2\end{array}\right].$

8.根据权利要求7所述的一种大视角的相机的拼接方法，其特征在于，步骤二：使用标定算法，在两个相机的公共成像区域采集10张不同视角的棋盘格照片，然后利用标定算法获取出两个相机之间的外部参数R旋转矩阵和T平移向量。