[发明专利]基于非共同视场下的相机阵列标定方法

权利要求书

1.一种基于非共同视场下的相机阵列标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将n台相机搭建成相机阵列系统，调整相机相互的位置角度，使得n台相机中相邻的两台相机存在共同视场并构成一个相机组，其中n≥3；

(2)调整标定板的位置，使得标定板分别在各个相机组的共同视场内可见，分别拍摄各相机组共同视场范围中的标定板图像；

(3)利用相机标定程序分别对上述标定板图像进行处理，完成各个相机的标定，得到n台相机各自的相对空间关系变换矩阵[R_n T_n]；

(4)结合上述的标定结果与相机组中双相机的共同视场范围条件，首先计算出含有共同视场下的各个相机组之间的空间关系转换矩阵，之后由于各个相机组的相对空间位置关系稳定不变，根据基于相邻相机之间的空间约束条件推导出非共同视场下，即非相邻相机之间的空间关联参数矩阵，通过迭代运算建立任意非共同视场下两台相机的相对空间转换关系；

(5)选取相机组中的一台相机作为基准相机，所述基准相机的光心坐标系作为全局坐标系，将相机阵列中其他相机的光心坐标系通过之前建立的空间转换关系统一至全局坐标系，完成非共同视场下相机阵列的标定。

2.根据权利要求1所述基于非共同视场下的相机阵列标定方法，其特征在于，步骤(1)中，将n台相机分别安装于三角支架上，并与同步触发器以及计算机采集系统相连接，搭建相机阵列系统。

3.根据权利要求1所述非共同视场下的相机阵列标定方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：

(21)将标定板分别置于各个相机组的共同视场内，通过放大计算机图像采集画面，调整相机的光圈和焦距，使得采集画面中的标定板上的特征点清晰可见，无模糊现象；

(22)取标定板上左上角点为标定板空间坐标原点，原点经过的横向格线为该空间位置下的X轴，原点经过的纵向格线为该空间位置下的Y轴，原点所在的垂直于标定板平面的直线为该空间位置下的Z轴，所述标定板的正平面在各个相机组的共同视场范围内，将标定板在空间内分别绕X轴、Y轴、Z轴旋转预设角度，每次旋转后利用同步触发器及计算机采集系统进行图片抓取，获取在各个相机组的共同视场范围中的标定板不同姿态下的图片，并将上述图片保存至计算机；

(23)对拍摄到的图片进行去噪处理，并对图片进行统一编号。

4.根据权利要求1所述基于非共同视场下的相机阵列标定方法，其特征在于，所述步骤(3)中使用相机标定程序，分别对所有的相机进行标定，调节各个相机的重投影误差小于0.05，得到n台相机各自的空间关系变换矩阵[R_n T_n]；

共同视场下的各相机组的空间关系：

上式中分别消去S₁、S₂、…、S_n-1可以得到：

其中，B对应标定板上特征点的相机光心坐标，R是相机的空间旋转矩阵，T是相机的空间平移矩阵，其下标对应相机编号，上标#用以区分同一台相机在相邻两个不同的相机组中的空间转换矩阵，S对应标定板上特征点的世界坐标，其下标对应相机组编号。

5.根据权利要求4所述基于非共同视场下的相机阵列标定方法，其特征在于，根据得到的n-1个相机组之间的相对空间转换关系，由于相邻的两台相机存在共同视场且相对空间位置关系不变，推导出非共同视场下的相机的相对空间转换关系：

结合共同视场下的各相机组的空间关系和非共同视场下的相机的相对空间转换关系，建立出相机阵列中任意两台相机之间的空间转换关系。