一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法技术

本发明专利技术涉及一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，步骤1，对所有相邻的摄像机进行空间位姿标定；步骤2，根据相邻摄像机的相对位姿关系列出独立约束关系；步骤3，根据独立约束关系列出改正数方程，通过平差法对冗余标定产生的约束进行平差求出改正数向量；步骤4，根据改正数向量对测量值进行修正；步骤5，将修正结果代入步骤2中的独立约束关系，重复进行步骤2，直至修正后的结果满足所有独立约束关系，本发明专利技术适用于更大更全的视场图像拼接技术的要求，位姿确定关系精度更高，所需摄像机更少。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理领域，具体涉及一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法。
技术介绍
360度全景图是一种基于图像拼接技术实现的低成本虚拟现实技术，是虚拟现实、计算机视觉
中的一个研究热点。全景拼接技术作为一种廉价、直观的实现方式已经在多个领域得到广泛的应用，比如房地产、装潢设计、旅游景点、工程汇报、虚拟校园、街景服务、视频监控等等，有着广阔的市场需求。做全景拼接图像处理之前，需要对摄像机组的相对位姿进行标定，像机空间关系排列为固定的，因此不同的像机，其内外部参数以及高度角度均不相同。为了利用最少的像机来获得全景视频，不同像机之间的朝向各不相同。为了准确地将不同像机获得的影像投影到共同坐标系下，需要标定出每个像机的内参矩阵和各个像机之间的位姿关系。像机内参数的标定方法有多种，而两个摄像机进行标定的方法，难以适用较大视场的环境，传统的双像机标定或者多像机标定一般都要求待标定的像机对同一个目标(例如标定板)同时进行成像，从而能够以该目标坐标系为基准，将各个待标定像机统一起来，进而获得待标定像机间的相对位姿关系。需要较大视场的场合不适用于上述的标定方法，因为如果需要用较少的机组获得较大的视场，那么重合影像部分势必较少，这样一来，对标定结果会有较大的影响，要在这有限的重合视场内利用标定目标来对像机间的位姿关系进行标定，十分困难，利用具有高精度立体结构的标定块时，虽然各个像机采集一张图片即可，但标定块的使用非常不便，而当利用标定板时则要求必须采集至少三幅不同姿态的标定板图像，在有限的视场内让标定板变换不同的姿态也是非常的困难；此外，由于图像扭曲，广角镜头成像在图像边缘部分一般都具有很大的畸变，而相邻像机的公共视场部分又刚好处于各自广角镜头像机视场的边缘部分，所以，传统标定方法标定得到的精度也不能保证。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种精度较高的位姿标定方法，解决以上技术问题；本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，提供复数个摄像机，还包括以下步骤，步骤1，对所有相邻的摄像机进行空间位姿标定以确定相对位姿关系；步骤2，根据相邻的所述摄像机的相对位姿关系列出独立约束关系；步骤3，根据所述独立约束关系列出改正数方程，通过平差法对冗余标定产生的约束进行平差求出改正数向量；步骤4，根据所述改正数向量求出修正结果；步骤5，判断所述改正数向量是否小于一预设阈值，如果是执行步骤7，如果否根据所述改正数向量求出修正结果；步骤6，将所述修正结果代入所述独立约束关系，并返回所述步骤3；步骤7，根据所述独立约束关系得到空间位姿关系。首先，对相邻的摄像机组进行空间位姿标定，就可以确定出相邻两个摄像机之间的相对位姿关系，但是这样确定的相邻的位姿关系势必存在一定的误差，这个误差对实际而言，会产生较大的影响，所以本专利技术通过对多组摄像机两两之间构建独立约束关系的方法，列出修正参数方程，再通过计算获得出修正结果，通过不断的迭代，将修正结果反复代入约束关系，直至结果满足所有的约束关系，这样就能获得精度较高的空间位姿关系，满足图像拼接的需求。进一步的，步骤1包括步骤1-1，任选相邻的两个摄像机分别作为第一摄像机和第二摄像机，分别对第一摄像机和第二摄像机进行内参数标定；步骤1-2，在第一摄像机的视场中放置第一标定板，在第二摄像机的视场中放置第二标定板；步骤1-3，在第一摄像机和第二摄像机之间设置一基准摄像机，使基准摄像机的视场中包括第一标定板和第二标定板，基准摄像机同时对第一标定板和第二标定板成像，获得基准摄像机与第一标定板之间的位姿关系HA→C0以及基准摄像机与第二标定板之间的位姿关系HC0→B；步骤1-4，获得第一标定板和第二标定板的位姿关系HA→B＝HC0→BHA→C0；步骤1-5，获得第一摄像机与第一标定板之间的位姿关系HA→C1以及第二摄像机与第二标定板之间的位姿关系HB→C2；步骤1-6，获得第一摄像机和第二摄像机之间的位姿关系HC1→C2＝HB→C2HA→BHC1→A；步骤1-7，返回步骤1-1，直至得到所有相邻的两个摄像机的相对位姿关系。为了消除广角镜带来的边缘成像误差对相对位姿关系确定的影响，本专利技术通过设计基准摄像机进行相对位姿关系的确定，这样一来，就可以增加重复视场的大小，保证确定相对位姿关系的精度。进一步的，步骤1包括步骤1-1，任选相邻的两个摄像机分别作为第一摄像机和第二摄像机，分别对第一摄像机和第二摄像机进行内参数标定；步骤1-2，在第一摄像机的视场中放置第一标定板，在第二摄像机的视场中放置第二标定板；步骤1-3，在第一摄像机和第二摄像机之间设置一基准摄像机，使基准摄像机的视场中包括第一标定板和第二标定板；步骤1-4，通过同步触发信号使基准摄像机、第一摄像机和第二摄像机分别对第一标定板和第二标定板成像，获得基准摄像机与第一标定板之间的位姿关系HA→C0、基准摄像机与第二标定板之间的位姿关系HC0→B、第一摄像机与第一标定板之间的位姿关系HA→C1以及第二摄像机与第二标定板之间的位姿关系HB→C2；步骤1-5，获得第一摄像机和第二摄像机之间的位姿关系HC1→C2＝HB→C2HC0→BHA→C0HC1→A；步骤1-6，返回步骤1-1，直至得到所有相邻的两个摄像机的相对位姿关系。与上一改进的区别在于，此处采用了同步触发的方式进行位姿关系的获取，这样一来，可以消除因环境光线变化而带来的误差。进一步的，步骤1包括步骤1-1，任选相邻的两个摄像机分别作为第一摄像机和第二摄像机，并分别对第一摄像机和第二摄像机进行内参数标定；步骤1-2，在第一摄像机的视场中放置第一标定板，在第二摄像机的视场中放置第二标定板；步骤1-3，获得第一摄像机与第一标定板之间的位姿关系HA→C1以及第二摄像机与第二标定板之间的位姿关系HB→C2；步骤1-4，改变第一摄像机和第二摄像机的位姿，重新获得第一摄像机与第一标定板之间的位姿关系以及第二摄像机与第二标定板之间的位姿关系步骤1-5，根据公式获得第一摄像机和第二摄像机之间的位姿关系HC1→C2；步骤1-6，返回步骤1-1，直至得到所有相邻的两个摄像机的相对位姿关系。而这种改进方式无需增加基准摄像机，只需要通过两个摄像机的转动就可以求解相对位姿关系。进一步的，在步骤1中，保持第一标定板与第二标定板的相对位置不变。进一步的，所述的摄像机配置为鱼眼摄像机。进一步的，所述内参数标定标定的参数类型包括该摄像机的等效焦距、成像模型、主点坐标以及像差系数。有益效果：由于采用以上技术方案，本专利技术适用于更大更全的视场图像拼接技术的要求，位姿确定关系精度更高，所需摄像机更少。附图说明图1为像机固联结构示意图；图2为实施例1-1中鱼眼镜头像机组像机间位姿关系标定方法；图3为实施例1-2中鱼眼镜头像机组像机间位姿关系标定方法；图4为实施例1-3中鱼眼镜头像机组像机间位姿关系标定方法；图5为鱼眼镜头像机组像机间位姿关系标定数据修正。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，其特征在于，提供若干个相互固联的鱼眼摄像机，还包括以下步骤，步骤1，对所有相邻的摄像机进行空间位姿标定以确定相对位姿关系；步骤2，根据相邻的所述摄像机的相对位姿关系列出独立约束关系；步骤3，根据所述独立约束关系列出改正数方程，通过平差法对步骤2中所述的独立约束关系进行平差求出改正数向量；步骤4，根据所述改正数向量求出修正结果；步骤5，判断所述改正数向量是否小于一预设阈值，如果是执行步骤7，如果否根据所述改正数向量求出修正结果；步骤6，将所述修正结果代入所述独立约束关系，并返回所述步骤3；步骤7，根据所述独立约束关系得到空间位姿关系。

【技术特征摘要】
1.一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，其特征在于，提供若干个相互固联的鱼眼摄像机，还包括以下步骤，步骤1，对所有相邻的摄像机进行空间位姿标定以确定相对位姿关系；步骤2，根据相邻的所述摄像机的相对位姿关系列出独立约束关系；步骤3，根据所述独立约束关系列出改正数方程，通过平差法对步骤2中所述的独立约束关系进行平差求出改正数向量；步骤4，根据所述改正数向量求出修正结果；步骤5，判断所述改正数向量是否小于一预设阈值，如果是执行步骤7，如果否根据所述改正数向量求出修正结果；步骤6，将所述修正结果代入所述独立约束关系，并返回所述步骤3；步骤7，根据所述独立约束关系得到空间位姿关系。2.如权利要求1所述的一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，其特征在于，步骤1包括步骤1-1，任选相邻的两个摄像机分别作为第一摄像机和第二摄像机，分别对第一摄像机和第二摄像机进行内参数标定；步骤1-2，在所述第一摄像机的视场中放置第一标定板，在所述第二摄像机的视场中放置第二标定板；步骤1-3，在所述第一摄像机和所述第二摄像机之间设置一基准摄像机，使所述基准摄像机的视场中包括所述第一标定板和所述第二标定板，所述基准摄像机同时对所述第一标定板和所述第二标定板成像，获得所述基准摄像机与所述第一标定板之间的位姿关系HA→C0以及所述基准摄像机与所述第二标定板之间的位姿关系HC0→B；步骤1-4，获得所述第一标定板和所述第二标定板的位姿关系HA→B＝HC0→BHA→C0；步骤1-5，获得所述第一摄像机与所述第一标定板之间的位姿关系HA→C1以及所述第二摄像机与所述第二标定板之间的位姿关系HB→C2；步骤1-6，获得所述第一摄像机和所述第二摄像机之间的位姿关系HC1→C2＝HB→C2HA→BHC1→A；步骤1-7，返回步骤1-1，直至得到所有相邻的两个摄像机的相对位姿关系。3.如权利要求1所述的一种全景视频摄像机组空间位姿标定方法，其特征在于，步骤1包括步骤1-1，任选相邻的两个摄像机分别作为第一摄像机和第二摄像机，分别对第一摄像机和第二摄像机进行内参数标定；步骤1-2，在所述第一摄像机的视场中放置第一标定板，在所述第二摄像机的视场中放置第二标定板；步骤1-3，在所述第一摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：晁志超，余兴，谢荣璐，张明磊，龙学军，周剑，
申请(专利权)人：成都通甲优博科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51