[发明专利]一种使用少数共面点精确定位多摄像头系统位姿的方法

摘要

本发明提供一种使用少数共面点精确定位多摄像头系统位姿的方法，它可描述为以下技术方案：多摄像头系统由N个相对位姿关系固定的摄像头组成，N为2或大于2的自然数，其中每一个摄像头具有唯一的编号；在多摄像头系统中定义第j个摄像头的内参矩阵为Kj。特殊的3D点在第j个摄像头上的图像记为mj＝[uj vj]T。可以由已知的摄像头间的刚性转换定位每个摄像头的Rj，tj。本发明提出了一种利用单应性的方法提出了一种新的多摄像头定位方法，能够使用3D共面参考点映射图像点精确定位摄像头的位置。相对于原有方法，本发明提出的方法更加精确，更具鲁棒性，可用于对视角有要求、共面点很少的情况。

主权项

一种使用少数共面点定位多摄像头系统位姿的方法，所述多摄像头系统由N个相对位姿关系固定的摄像头组成，N为2或大于2的自然数，其中每一个摄像头具有唯一的编号；其特征在于包括以下步骤：1)、在多摄像头系统中的N个摄像头中选择一个摄像头作为参照，该摄像头的编号为i，使用张正友标定方法测量多摄像头系统内其它摄像头相对摄像头i的位姿关系，所述位姿关系包括：a)、平移向量t＝[X，Y，Z]，X、Y、Z分别表示X轴，Y轴和Z轴的偏移量，b)、旋转矩阵R，R为3×3矩阵，表示两个摄像头之间的旋转关系；2)、在参考平面上放置n个标记点，n为2或大于2的自然数，并测量标记点之间的二维坐标值，以垂直参考平面的方向为Z轴，且该参考平面为Z＝1建立坐标系，指定其中一个标记点为参考原点，得到标记点的坐标M％＝[X，Y，1]T；3)、用图像分割方法识别出步骤2)中所放置的标记点在每一个摄像头中成像的图像坐标值，并对每一个摄像头建立得到步骤2)中所放置的标记点的坐标值与其在摄像头上的成像点坐标值之间的一一对应关系；4)、通过标记点坐标M％＝[X，Y，1]T和其在摄像头i上的成像点m％＝[u，v，1]T，计算摄像头i的单应矩阵H，H为3×3矩阵，sm％＝HM％，m％表示点M％在摄像头i上的成像点坐标值，s为一实常数，表示比例因子；通过多个成像点联立方程组解得s和H；5)、建立摄像头i的单应矩阵与多摄像头系统中其它摄像头的单应矩阵之间的一对一对应关系，它包括：测量所述被选择的摄像头i的单应矩阵H和其它摄像头相对于摄像头i的平移向量t和旋转矩阵R，根据所述摄像头i的单应矩阵H和其它摄像头相对于摄像头i的平移向量t和旋转矩阵R，将其它摄像头的单应矩阵表示为与所述被选择的摄像头i的单应矩阵H和t，R相关的等式；6)、采用非线性优化方法优化摄像头i的单应矩阵H，使得所有摄像头实际获得的成像点坐标值和通过优化后的单应矩阵H’计算出来的像点坐标值的欧氏距离误差最小；7)、通过优化后的各摄像头的单应矩阵，计算每一个摄像头的位姿参数，所述位姿关系参数包括：旋转矩阵R、平移向量t。