用于标定成像装置的系统、方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于标定一个或多个成像装置的系统、方法和装置。在一个方面，一种方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收标定目标的多个图像，所述标定目标包括多个特征以及一个或多个参考标记；确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述空间关系，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
诸如无人飞行器(UAV)等无人载运工具可以用于执行多种军事和民用应用中的监视、侦察和勘探任务。在一些情况下，UAV可以搭载相机，用于生成环境中的物体的图像数据。基于特定应用，可以执行相机标定过程以便确定所述相机的一个或多个参数。用于相机标定的现有方法在一些情况下可能不是最优的。例如，一些相机标定方法对于标定具有多个相机的成像系统可能不是最优的。
技术实现思路
本专利技术公开提供用于相机和其他类型的成像装置的改进的标定系统、方法和装置。在一些实施方式中，本文所描述的标定技术利用由一个或多个成像装置获取的标定目标的图像，所述标定目标包括多个特征以及一个或多个可唯一识别的参考标记。所述参考标记可以用于促进确定在所述图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系。基于确定的对应关系，可以计算所述成像装置的一个或多个标定参数(例如，外部参数和/或固有参数)。本专利技术公开的一些方面允许使用描绘少于整个所述标定目标(例如，少于所述标定目标上的所有特征)的图像来确定标定参数。有利地，这样的方法为标定过程——特别是关于多个成像装置的标定——提供了更高的准确性和灵活性。因此，在一个方面，提供了一种标定一个或多个成像装置的方法。所述方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收标定目标的多个图像，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或多个参考标记各自在所述多个图像的每个图像中是可唯一识别的，并且其中所述多个图像包括捕捉少于所有的所述多个特征的至少一个图像；借助于一个或多个处理器，确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述空间关系并借助于一个或多个处理器，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系并借助于所述一个或多个处理器，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。在一些实施方式中，所述一个或多个成像装置由无人飞行器搭载。在一些实施方式中，所述多个图像的所述每个图像捕捉所述标定目标上的所述一个或多个参考标记以及所述多个特征的至少一个子集。可以在相对于所述标定目标的不同位置和方向(orientation)上获取来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述多个图像。在一些实施方式中，所述标定目标是包括多个方格的棋盘，并且所述多个特征包括所述多个方格的角点。所述一个或多个参考标记可以各自定位于所述多个方格中的一个方格内。所述多个特征可以包括所述棋盘的四个外角，并且所述至少一个图像可以遗漏所述四个外角中的至少一个。在一些实施方式中，所述一个或多个参考标记包括至少三个参考标记。所述一个或多个参考标记可以包括圆点、三角形或四边形。所述一个或多个参考标记可以覆盖至所述重复图案上。所述一个或多个参考标记可以形成所述标定目标上的不规则多边形的顶点。所述一个或多个参考标记可以包括形成等腰三角形或不等边三角形的顶点的三个参考标记。在一些实施方式中，所述一个或多个参考标记形成所述多个图像中的不规则多边形的顶点，并且确定所述空间关系的步骤包括识别在所述多个图像中的所述不规则多边形的所述顶点与所述标定目标上的所述不规则多边形的所述顶点之间的对应关系。所述多个特征可以在平面上布置成所述重复图案，并且所述一个或多个参考标记可以在所述平面内形成非旋转对称的形状。在一些实施方式中，所述一个或多个成像装置包括基本上同时捕捉图像的第一相机和第二相机。所述制定步骤可以包括识别存在于由所述第一相机获取的图像和由所述第二相机获取的对应图像中的特征。所述标定参数可以包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的焦距、主点位置、像素大小或光学畸变之中的至少一个。所述标定参数可以包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置相对于所述标定目标的位置和方向。在另一方面，提供了一种标定一个或多个成像装置的系统。所述系统包括：一个或多个成像装置，其各自被用于捕捉标定目标的多个图像，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或多个参考标记各自在所述多个图像的每个图像中是可唯一识别的，并且其中所述多个图像包括捕捉少于所有的所述多个特征的至少一个图像；以及一个或多个处理器，其共同地或单个地被用于：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收所述多个图像；确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述一个或多个参考标记的预定全局坐标，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。在一些实施方式中，所述一个或多个成像装置由无人飞行器搭载。在一些实施方式中，所述多个图像的所述每个图像捕捉所述标定目标上的所述一个或多个参考标记以及所述多个特征的至少一个子集。可以在相对于所述标定目标的不同位置和方向上获取来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述多个图像。在一些实施方式中，所述标定目标是包括多个方格的棋盘，并且所述多个特征包括所述多个方格的角点。所述一个或多个参考标记可以各自定位于所述多个方格中的一个方格内。所述多个特征可以包括所述棋盘的四个外角，并且所述至少一个图像可以遗漏所述四个外角中的至少一个。在一些实施方式中，所述一个或多个参考标记包括至少三个参考标记。所述一个或多个参考标记可以包括圆点、三角形或四边形。所述一个或多个参考标记可以覆盖至所述重复图案上。所述一个或多个参考标记可以形成所述标定目标上的不规则多边形的顶点。所述一个或多个参考标记可以包括形成等腰三角形或不等边三角形的顶点的三个参考标记。在一些实施方式中，所述一个或多个参考标记形成所述多个图像中的不规则多边形的顶点，并且确定所述空间关系的步骤包括识别在所述多个图像中的所述不规则多边形的所述顶点与所述标定目标上的所述不规则多边形的所述顶点之间的对应关系。所述多个特征可以在平面上布置成所述重复图案，并且所述一个或多个参考标记可以在所述平面内形成非旋转对称的形状。在一些实施方式中，所述一个或多个成像装置包括基本上同时捕捉图像的第一相机和第二相机。所述制定步骤可以包括识别存在于由所述第一相机获取的图像和由所述第二相机获取的对应图像中的特征。所述标定参数可以包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的焦距、主点位置、像素大小或光学畸变之中的至少一个。所述标定参数可以包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置相对于所述标定目标的位置和方向。在另一方面，提供了一种使用一个或多个成像装置来生成深度图的方法。所述方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置获取一个或多个图像；以及借助于一个或多个处理器，基于所述一个或多个成像装置的标定参数，处理来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述一个或多个图像，以便生成三维深度图，其中使用来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的标定目标的多个标定图像来确定所述标定参数，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于标定一个或多个成像装置的方法，所述方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收标定目标的多个图像，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或多个参考标记各自在所述多个图像的每个图像中是可唯一识别的，并且其中所述多个图像包括捕捉少于所有的所述多个特征的至少一个图像；借助于一个或多个处理器，确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述空间关系并借助于一个或多个处理器，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系并借助于所述一个或多个处理器，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于标定一个或多个成像装置的方法，所述方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收标定目标的多个图像，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或多个参考标记各自在所述多个图像的每个图像中是可唯一识别的，并且其中所述多个图像包括捕捉少于所有的所述多个特征的至少一个图像；借助于一个或多个处理器，确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述空间关系并借助于一个或多个处理器，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系并借助于所述一个或多个处理器，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个成像装置由无人飞行器搭载。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个图像的所述每个图像捕捉所述标定目标上的所述一个或多个参考标记以及所述多个特征的至少一个子集。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述多个图像是相对于所述标定目标的不同位置和方向获取的。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述标定目标是包括多个方格的棋盘，并且所述多个特征包括所述多个方格的角点。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述一个或多个参考标记各自定位于所述多个方格中的一个方格内。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个特征包括所述棋盘的四个外角，并且所述至少一个图像遗漏了所述四个外角中的至少一个。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参考标记包括至少三个参考标记。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参考标记包括圆点、三角形或四边形。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参考标记覆盖至所述重复图案上。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参考标记形成在所述标定目标上形成不规则多边形的顶点。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个参考标记包括形成等腰三角形或不等边三角形的顶点的三个参考标记。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述一个或多个参考标记在所述多个图像中形成不规则多边形的顶点，并且其中确定所述空间关系的所述步骤包括识别在所述多个图像中的所述不规则多边形的所述顶点与所述标定目标上的所述不规则多边形的所述顶点之间的对应关系。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个特征在平面上布置成所述重复图案，并且其中所述一个或多个参考标记在所述平面内形成非旋转对称的形状。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个成像装置包括基本上同时捕捉图像的第一相机和第二相机。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述制定步骤包括识别存在于由所述第一相机获取的图像和由所述第二相机获取的对应图像中的特征。17.根据权利要求1所述的方法，其中所述标定参数包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的焦距、主点位置、像素大小或光学畸变之中的至少一个。18.根据权利要求1所述的方法，其中所述标定参数包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置相对于所述标定目标的位置和方向。19.一种用于标定一个或多个成像装置的系统，所述系统包括：一个或多个成像装置，所述成像装置各自被用于捕捉标定目标的多个图像，所述标定目标包括布置成重复图案的多个特征以及一个或多个参考标记，其中所述一个或多个参考标记各自在所述多个图像的每个图像中是可唯一识别的，并且其中所述多个图像包括捕捉少于所有的所述多个特征的至少一个图像；以及一个或多个处理器，其共同地或单个地用于：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置接收所述多个图像；确定在所述多个图像的每个图像中的所述一个或多个参考标记与所述标定目标上的所述一个或多个参考标记之间的空间关系；基于所述一个或多个参考标记的预定全局坐标，制定在所述多个图像的每个图像中的特征的图像坐标与所述标定目标上的对应特征的全局坐标之间的对应关系；以及基于所述对应关系，确定所述一个或多个成像装置的标定参数。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个成像装置由无人飞行器搭载。21.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个图像的所述每个图像捕捉所述标定目标上的所述一个或多个参考标记以及所述多个特征的至少一个子集。22.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述多个图像是相对于所述标定目标的不同位置和方向获取的。23.根据权利要求19所述的系统，其中所述标定目标是包括多个方格的棋盘，并且所述多个特征包括所述多个方格的角点。24.根据权利要求23所述的系统，其中所述一个或多个参考标记各自定位于所述多个方格中的一个方格内。25.根据权利要求23所述的系统，其中所述多个特征包括所述棋盘的四个外角，并且所述至少一个图像遗漏了所述四个外角中的至少一个。26.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个参考标记包括至少三个参考标记。27.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个参考标记包括圆点、三角形或四边形。28.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个参考标记覆盖至所述重复图案上。29.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个参考标记在所述标定目标上形成不规则多边形的顶点。30.根据权利要求29所述的系统，其中所述一个或多个参考标记包括形成等腰三角形或不等边三角形的顶点的三个参考标记。31.根据权利要求29所述的系统，其中所述一个或多个参考标记在所述多个图像中形成不规则多边形的顶点，并且其中确定所述空间关系的所述步骤包括识别在所述多个图像中的所述不规则多边形的所述顶点与所述标定目标上的所述不规则多边形的所述顶点之间的对应关系。32.根据权利要求19所述的系统，其中所述多个特征在平面上布置成所述重复图案，并且其中所述一个或多个参考标记在所述平面内形成非旋转对称的形状。33.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个成像装置包括基本上同时捕捉图像的第一相机和第二相机。34.根据权利要求33所述的系统，其中所述制定步骤包括识别存在于由所述第一相机获取的所述多个图像和由所述第二相机获取的所述多个图像中的特征。35.根据权利要求19所述的系统，其中所述标定参数包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的焦距、主点位置、像素大小或光学畸变之中的至少一个。36.根据权利要求19所述的系统，其中所述标定参数包括所述一个或多个成像装置中的每个成像装置相对于所述标定目标的位置和方向。37.一种使用一个或多个成像装置来生成深度图的方法，所述方法包括：从所述一个或多个成像装置中的每个成像装置获取一个或多个图像；以及借助于一个或多个处理器，基于所述一个或多个成像装置的标定参数，处理来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装置的所述一个或多个图像，以生成三维深度图，其中使用来自所述一个或多个成像装置中的每个成像装...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇，刘昂，周谷越，
申请(专利权)人：深圳市大疆创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44