[发明专利]基于机器人扫场的相机标定系统

说明书

本发明公开了一种基于机器人扫场的相机标定系统，该系统包括：移动机器人，用于按照预置扫场路径在标定场地中移动，并将实际移动路径发送给路径控制终端，移动机器人上安装有光学标定装置；路径控制终端，用于在实际移动路径不符合预设要求时，向移动机器人发送路径更改指令，并向相机服务器发送相机关闭指令；相机系统包括多个光学动捕相机，用于采集光学标定装置的运动图像并发送给相机服务器；相机服务器，用于将相机关闭指令发送给相机系统，并将运动图像发送给数据处理终端；数据处理终端，用于根据运动图像对光学动捕相机进行相机标定。本发明解决了现有的相机标定方式所存在的效率低和标定精度低的技术问题。

技术领域

本发明涉及运动捕捉技术领域，尤其涉及一种基于机器人扫场的相机标定系统。

背景技术

光学运动跟踪技术以其相对高的空间精度(达到亚毫米级)而被广泛使用。在光学运动跟踪系统中，首先需要对跟踪场地进行扫场，对场地内的多个相机进行标定，以确定三维场景中所有相机的参数和相对位姿。

在对多个相机进行标定时，现有方法一般是使用标定杆进行标定。该标定杆上固定有多个反光球，这些反光球已经利用更高精度的仪器(如激光跟踪仪或者三标准测量器)测量出它们的空间相对位置。在启动跟踪场地内的相机、祛除三维场景中的物体带来的噪点，比如发光或反射光的金属材料等之后，用户在跟踪场地内挥动标定杆，使反光球的运动轨迹尽可能地分散于跟踪场地，避免反光球的运动轨迹过于集中。在挥动标定杆的过程中，相机发射红外光，采集这些反光球的图片，多个相机在不同的角度拍摄同一个反光球构建的图片，根据多视图几何原理，获得反光球在三维空间中的位置，即可计算出多个相机在三维空间中的参数和相对位姿。

上述通过用户挥动标定杆对三维场景中的相机进行标定的方式，不仅效率低，而且由于用户的动作具有高度的随机性，容易导致用户在挥动标定杆时使反光球的运动轨迹过于集中，从而导致相机标定的精度低。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种基于机器人扫场的相机标定系统，旨在解决现有的相机标定方式所存在的效率低和标定精度低的技术问题。

本发明提供了一种基于机器人扫场的相机标定系统，所述基于机器人扫场的相机标定系统包括移动机器人、路径控制终端、相机系统、相机服务器和数据处理终端，其中：

所述移动机器人用于按照预置扫场路径在标定场地中移动，并将实际移动路径发送给路径控制终端，所述移动机器人上安装有光学标定装置，所述光学标定装置包括：

刚体基座，所述刚体基座与所述移动机器人固定连接，所述刚体基座设置有安装平面；

至少3个固定杆，所述固定杆与所述安装平面呈夹角设置，其邻近所述刚体基座的端部固定至所述安装平面上；

至少3个反光球，所述反光球安装于所述固定杆远离所述刚体基座的端部，所述反光球的数量与所述固定杆的数量相同，任意两个所述反光球的球心间距互不相同；

所述路径控制终端与所述移动机器人和所述相机服务器通信连接，用于在所述实际移动路径不符合预设要求时，向所述移动机器人发送路径更改指令，并向所述相机服务器发送相机关闭指令；

所述相机系统包括多个光学动捕相机，所述相机系统用于采集所述光学标定装置的运动图像并发送给所述相机服务器；

所述相机服务器，用于当接收到所述相机关闭指令时，将所述相机关闭指令发送给所述相机系统，所述相机服务器还用于将接收到的所述运动图像发送给所述数据处理终端；

所述数据处理终端，用于根据所述运动图像对所述光学动捕相机进行相机标定。

可选的，所述移动机器人包括环境数据采集装置、无线传输装置、扫场路径生成装置、机器人驱动装置，所述环境数据采集装置、无线传输装置、扫场路径生成装置、机器人驱动装置依次通信连接，所述机器人驱动装置与所述路径控制终端通信连接。