[发明专利]基于点云特征地图配准的无重叠视场相机姿态标定方法

权利要求书

1.一种基于点云特征地图配准的无重叠视场相机姿态标定方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)对无重叠视场的多个相机进行基础标定，获得内参信息；

(2)利用多个相机对环境进行检测并同步定位与建图；通过圆形移动或矩形移动的方式，移动相机使得彼此间视场基本达到相互全覆盖，由三维特征点构建各自的点云地图，并提取关键帧解算相机的位姿矩阵；

(3)从步骤(2)中一个相机的关键帧中抽取图像帧，与其他相机关键帧进行相似性检测，构建匹配帧对集合和匹配点对集合，并通过抽取图像帧的取值平移使匹配帧对数达到期望值；根据匹配的关键帧解算所有相机间相对位姿矩阵，并根据拉依达准则剔除其中误差较大的数据，然后对点云地图点在图像帧上的投影与实际像素坐标进行最小化投影误差；

(4)根据步骤(3)得到的相机间相对初始位姿后，再通过对匹配帧附近的帧进行特征匹配，融合所有特征点，进行全局优化，迭代求解相对位姿矩阵；最后根据实际情况选取修正参数，对相机进行最终姿态标定。

2.根据权利要求1所述的无重叠视场相机姿态 标定方法，其特征在于，所述步骤(1)包括如下内容：

(1.1)以环境内的一张黑白棋盘格作为标定物，通过调整标定物与各个相机的方向，为标定物拍摄一些不同方向的照片，并从照片中提取棋盘格角点；

(1.2)设现实环境中某空间点P的相机坐标为[X,Y,Z]^T,X,Y,Z分别为相机在三维空间立体坐标系中的坐标，那么在相机模型中根据三角形相似关系得到成像平面内对应成像点P′坐标为f为相机焦距，之后将该点转换到像素坐标[U,V]，有K即为相机内参矩阵；

(1.3)根据实际情况，合理选择校正参数k₁、k₂、p₁、p₂、p₃，对相机基础标定的计算中的径向畸变与切向畸变进行纠正。

3.根据权利要求1所述的无重叠视场相机姿态 标定方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括如下内容：

(2.1)通过解算FAST关键点与BRIEF描述子，提取图像的ORB特征进行特征匹配，进而使用多个相机对环境进行同步定位与建图；

(2.2)通过选取的特征点描述子，根据对极几何约束与三角测量，利用高斯分布的深度滤波器，确定以相机初始位置为零点的特征点三维点坐标，进行各个相机的单目稠密构建，进而构建三维点云地图；设待标定的相机为C₁、C₂、...、C_i、C_i+1、...、C_M，M为相机总数，C₁为参考相机；

(2.3)参考相机中的关键帧序列为K_11～K_1M，其中K_1X为参考相机关键帧序列的第x帧，此时参考相机对应的位姿矩阵为R_1X和T_1X，其中R和T分别代表旋转和平移矩阵，其余相机同理。