一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法。該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置包括：世界坐標(biāo)系定位模塊，其用于將世界坐標(biāo)原點(diǎn)定位在隨機(jī)選取的第一個(gè)相機(jī)上，第一個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)為（I，0）；定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機(jī)和第一個(gè)相機(jī)對空間相同的n≥5個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行圖像采集，并獲取到相應(yīng)相機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置參數(shù)；以及橋接模塊，其用于以采用橋接的方式將與第一個(gè)相機(jī)沒有足夠匹配點(diǎn)估計(jì)位置參數(shù)的相機(jī)通過橋接的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實(shí)現(xiàn)全局初始定標(biāo)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：在確保高精度的情況下，降低硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和高成本，同時(shí)減少操作的復(fù)雜性，提高標(biāo)定速度。本發(fā)明還涉及該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法。
【專利說明】一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及標(biāo)定技術(shù)，尤其涉及一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多相機(jī)系統(tǒng)的高精度標(biāo)定是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域比較復(fù)雜的工作，往往需要設(shè)計(jì)高精度、高穩(wěn)定性的硬件來保證整個(gè)測量系統(tǒng)長時(shí)間工作的穩(wěn)定性，對于復(fù)雜的多相機(jī)系統(tǒng)，此硬件的設(shè)計(jì)成本將非常昂貴。
[0003]以往多相機(jī)的標(biāo)定主要采用兩種方式:(I)用很大的標(biāo)定板在空間中放置不同的位置，利用Zhang氏方法進(jìn)行全局定位；(2)相機(jī)之間先兩兩進(jìn)行標(biāo)定，最后轉(zhuǎn)換到同一坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)全局標(biāo)定。以上方式，操作極其繁瑣，每次重新定位一次系統(tǒng)，都要將上述標(biāo)定過程重復(fù)一遍，耗時(shí)耗力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是尋求一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法，在確保高精度的情況下，降低硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和高成本，同時(shí)減少操作的復(fù)雜性，提聞標(biāo)定速度。
[0005]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其應(yīng)用于一個(gè)多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)中，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)包括多個(gè)相機(jī)以及載物臺，該多個(gè)相機(jī)均勻布局于該載物臺的領(lǐng)空，且該多個(gè)相機(jī)的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側(cè)為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設(shè)有隨意布置的若干標(biāo)志點(diǎn)，該若干標(biāo)志點(diǎn)一旦確定后保持不動，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置包括:
[0006]世界坐標(biāo)系定位模塊，其用于將世界坐標(biāo)原點(diǎn)定位在隨機(jī)選取的相機(jī)上，該隨機(jī)選取的相機(jī)定義為第一個(gè)相機(jī)，第一個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)為(I，O);
[0007]定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機(jī)和第一個(gè)相機(jī)對空間相同的η個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點(diǎn)算法，獲取到相應(yīng)相機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(R2，T2),……，d V1),其中，(R2, T2)為第二個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)，(Rh，V1)為第N-1個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)；以及
[0008]橋接模塊，其用于以采用橋接的方式將與第一個(gè)相機(jī)沒有足夠匹配標(biāo)志點(diǎn)估計(jì)位置參數(shù)的相機(jī)通過橋接的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實(shí)現(xiàn)全局初始定標(biāo)。
[0009]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該橋接模塊包括:局部世界坐標(biāo)系建立模塊，其用于將局部世界坐標(biāo)系建立在N-1號相機(jī)上,利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機(jī)在N-1號相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(RNN1，Tffll);以及計(jì)算模塊，其用于根據(jù)以下公式計(jì)算，獲取到N號相機(jī)在第一個(gè)相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(Rn, Tn), (Rn, Tn) = (Rnni^Rm,
[0010]作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置還包括全局求精模塊，該全局求精模塊用于采用根據(jù)以下公式進(jìn)行全局求精，使得標(biāo)定結(jié)果更精確，
【權(quán)利要求】
1.一種多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其應(yīng)用于一個(gè)多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)中，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)包括多個(gè)相機(jī)以及載物臺，該多個(gè)相機(jī)均勻布局于該載物臺的領(lǐng)空，且該多個(gè)相機(jī)的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側(cè)為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設(shè)有若干標(biāo)志點(diǎn)，其特征在于，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置包括: 世界坐標(biāo)系定位模塊，其用于將世界坐標(biāo)原點(diǎn)定位在隨機(jī)選取的相機(jī)上，該隨機(jī)選取的相機(jī)定義為第一個(gè)相機(jī)，第一個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)為(I，O); 定位參數(shù)獲取模塊，其用于對其他相機(jī)和第一個(gè)相機(jī)對空間相同的η個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點(diǎn)算法，獲取到相應(yīng)相機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置參數(shù)
2.如權(quán)利要求1所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其特征在于:該橋接模塊包括: 局部世界坐標(biāo)系建立模塊，其用于將局部世界坐標(biāo)系建立在N-1號相機(jī)上，利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機(jī)在N-1號相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(RNN1，Tnni);以及 計(jì)算模塊，其用于根據(jù)以下公式計(jì)算，獲取到N號相機(jī)在第一個(gè)相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(Rn, Tn), (Rn, Tn) - (RNNi*RN-1, Rnni5^Tn-ATnniX
3.如權(quán)利要求1所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其特征在于:該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置還包括全局求精模塊，該全局求精模塊用于采用根據(jù)以下公式進(jìn)行全局求精，使得標(biāo)定結(jié)果更精確，mmSI賴~Λ)4)2，其中，Q(aj, bi)是第i個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在第j個(gè)視圖上的像點(diǎn)計(jì)`算值，aj表示一個(gè)相機(jī)參數(shù)向量，b`i表示一個(gè)三維點(diǎn)向量，Xij是第i個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在第j個(gè)視圖上的測量值，d(x, y)表示X，y之間的歐式距離。
4.如權(quán)利要求1所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其特征在于:該若干標(biāo)志點(diǎn)為虛擬點(diǎn)，取自被測物上的隨意部位，該被測物置于該載物臺上。
5.如權(quán)利要求1或4所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置，其特征在于:當(dāng)多個(gè)相機(jī)中的一者發(fā)生移動時(shí)，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定裝置重新標(biāo)定。
6.—種多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法,其應(yīng)用于一個(gè)多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)中，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定系統(tǒng)包括多個(gè)相機(jī)以及載物臺，該多個(gè)相機(jī)均勻布局于該載物臺的領(lǐng)空，且該多個(gè)相機(jī)的取景框均朝向該載物臺，定義該載物臺以及該載物臺的相對兩側(cè)為測量區(qū)域，該測量區(qū)域內(nèi)設(shè)有若干標(biāo)志點(diǎn)，該若干標(biāo)志點(diǎn)一旦確定后保持不動，其特征在于，該多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法包括以下步驟: 將世界坐標(biāo)原點(diǎn)定位在隨機(jī)選取的相機(jī)上，該隨機(jī)選取的相機(jī)定義為第一個(gè)相機(jī)，第一個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)為(I，O)； 對其他相機(jī)和第一個(gè)相機(jī)對空間相同的η個(gè)標(biāo)志點(diǎn)進(jìn)行圖像采集，n ^ 5，根據(jù)基于本質(zhì)矩陣的5點(diǎn)算法，獲取到相應(yīng)相機(jī)在世界坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(R2，T2),……，(Rn+ V1),其中，(R2, T2)為第二個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)，(Rn-!, V1)為第N-1個(gè)相機(jī)的位置參數(shù)；以及以采用橋接的方式將與第一個(gè)相機(jī)沒有足夠匹配標(biāo)志點(diǎn)估計(jì)位置參數(shù)的相機(jī)通過橋接的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到，從而間接實(shí)現(xiàn)全局初始定標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法，其特征在于:該橋接步驟包括以下步驟: 將局部世界坐標(biāo)系建立在N-1號相機(jī)上,利用本質(zhì)矩陣分解方式獲取N號相機(jī)在N-1號相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(RNN1，Tffll);以及 根據(jù)以下公式計(jì)算，獲取到N號相機(jī)在第一個(gè)相機(jī)坐標(biāo)系下的位置參數(shù)(Rn，Tn),(Rn, Tn) - (RNNi*RN-1,
8.如權(quán)利要求6所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法，其特征在于:該多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法還包括全局求精步驟:采用根據(jù)以下公式進(jìn)行全局求精，使得標(biāo)定結(jié)果更精確，,其中，Q(a., bi)是第i個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在第j個(gè)視圖上的像點(diǎn)計(jì)算值，Bj表示一個(gè)相機(jī)參數(shù)向量，h表示一個(gè)三維點(diǎn)向量,Xij是第i個(gè)標(biāo)志點(diǎn)在第j個(gè)視圖上的測量值，d(x, y)表示X, y之間的歐式距離。
9.如權(quán)利要求6所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法，其特征在于:該若干標(biāo)志點(diǎn)為虛擬點(diǎn)，取自被測物上的隨意部位，該被測物置于該載物臺上。
10.如權(quán)利要求6或9所述的多相機(jī)單視圖標(biāo)定方法，其特征在于:當(dāng)多個(gè)相機(jī)中的一者發(fā)生移動時(shí)，該多相機(jī)單視 圖標(biāo)定方法重新標(biāo)定。
【文檔編號】G06T7/00GK103679693SQ201310033164
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年1月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】王文斌, 趙曉波 申請人:杭州先臨三維科技股份有限公司