相机外参的标定方法、装置、计算机设备和存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种相机外参标定方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取相机坐标系中的图像码的图像坐标集，根据图像坐标集计算得到相机坐标系中地平面的法向量；根据法向量将相机坐标系投影到地平面中，获取地平面中图像码的投影坐标集；获取里程计的测量数据，测量数据包括各个观测点之间的里程计的相对位置组成的里程计相对位置集；根据投影坐标集、法向量和里程计相对位置集计算得到相机的初始外参，初始外参为里程计与相机的相对位置；将初始外参作为初始值按照预设模型将图像坐标集和里程计相对位置集输入预设模型，按照预设模型进行优化得到相机优化外参降低成本，提高相机外参的精确度。

Calibration method, device, computer equipment and storage medium for camera external reference

The invention provides a camera external parameters calibration method and device, computer device and storage medium, the image coordinates of the camera coordinates in the image code set, according to the image coordinates calculated by the method of vector plane in the camera coordinate system; according to the method of vector camera coordinate is projected to the ground plane, access the projection image plane in the code set; measuring data acquisition odometer, measurement data including the relative position between each observation point odometer composed of odometer relative position set; according to the projection coordinate set, vector and odometer relative position set calculated initial camera external parameters, initial parameters for the mileage the relative position of the camera's meter; the initial external parameters as the initial value according to the preset model will set the image coordinates and odometer relative position set input preset model, according to the preset model Optimization of the camera optimization to reduce the cost of external parameters to improve the accuracy of the camera.

【技术实现步骤摘要】
相机外参的标定方法、装置、计算机设备和存储介质
本专利技术涉及机器视觉，特别是涉及一种相机外参标定方法、装置、计算机设备及存储介质。
技术介绍
随着现代机器视觉技术的发展，机器视觉技术在越来越多的领域得到广泛的应用，尤其是在无人驾驶车辆中，更是不可或缺的一部分。对于所有车载视觉技术，首先要解决的问题就是如何计算相机相对于车辆的相对位置，即相机外参的标定问题。目前学术界一般采用的批量优化或者贝叶斯滤波器的方法，此类方法不仅计算量大，而且需要一个较为准确的初始值，来确保优化可以收敛至相机准确的外参。另外，虽然RANSAC(随机抽样一致算法)和直方图法等一系列算法能够有效的滤除不匹配的特征点，但大量的数据仍然带来的许多误差以及不稳定性。为了提高系统的精度与稳定性，业界通常使用一些辅助装置来辅助相机外参的标定，目前业界采用的辅助装置价格高昂、难以满足工业对外参数据的精度要求。
技术实现思路
基于此，有必要针对辅助装置上述辅助装置价格高昂、难以满足工业对外参数据的精度要求的问题，提供一种相机外参标定方法、装置、计算机设备和存储介质。一种相机外参标定方法，所述方法包括：获取相机坐标系中的各个图像码的图像坐标集，根据所述图像坐标集计算得到所述相机坐标系中地平面的法向量；根据所述法向量将所述相机坐标系投影到所述地平面中，获取所述地平面中所述各个图像码的投影坐标集；获取里程计的测量数据，所述测量数据包括所述各个观测点之间的所述里程计的相对位置组成的里程计相对位置集；根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参，所述初始外参为所述里程计与相机的相对位置；将所述初始外参作为初始值按照预设模型将所述图像坐标集和所述里程计相对位置集输入预设模型，按照预设模型进行优化得到相机优化外参。在其中一个实施例中，所述根据相机坐标系中的图像码的坐标集计算所述相机坐标系中地平面的法向量的步骤之前，还包括：获取所述相机在各个观测点观测到的各个图像码；获取所述各个图像码与所述相机在图像坐标系的相对位置组成第一相对位置集；根据所述图像坐标系与相机坐标系之间的转换关系将所述第一相对位置集转换为所述相机坐标系中所述图像码与所述相机相对位置组成的第二相对位置集；通过所述第二相对位置集计算得到所述图像码在所述相机坐标系中的所述图像坐标集。在其中一个实施例中，所述根据相机坐标系中的图像码的坐标集计算所述相机坐标系中地平面的法向量的步骤，包括：获取所述图像坐标集，由所述图像坐标集按照预设规则构成矩阵，计算所述矩阵的特征值；选取所述特征值中最小特征值计算所述最小特征值对应的特征向量，所述特征向量的对应法向量作为所述法向量。在其中一个实施例中，所述根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参的步骤，包括：获取所述投影坐标集中能够同时观测到同一个目标图像码的目标投影坐标集；获取目标里程计相对位置集，所述目标里程计相对位置集为所述同时观测到同一个目标图像码的不同观测点之间的相对位置集；根据所述法向量、所述目标投影坐标集和所述目标里程计相对位置集计算得到所述相机与里程计的初始外参，所述初始外参包括所述相机与所述里程计之间的旋转角度和偏移量。在其中一个实施例中，所述根据所述法向量、所述目标投影坐标集和所述目标里程计相对位置集计算得到所述相机与里程计的初始外参的步骤，包括：获取所述目标里程计相对位置集中所述里程计相邻且角度在预设范围内的第一目标里程计相对位置集；获取与所述第一目标里程计相对位置集对应的观测点观测到的第一目标投影坐标集；根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集和所述法向量计算得到所述初始外参。在其中一个实施例中，所述根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集和所述法向量计算得到所述初始外参的步骤，包括：所述旋转角度包括俯仰角、横滚角和航偏角，所述偏移量包括水平偏移量和垂直分量；根据所述法向量与所述相机坐标系的中相机的光轴计算得到所述俯仰角；根据所述法向量投影的所述相机的光轴与所述光轴垂直的平面中第一坐标轴计算所述横滚角；根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集计算得到所述航偏角和所述水平偏移量；选取所述图像坐标集中至少一个目标图像码的图像坐标集，根据所述目标图像码与所述相机的相对位置集计算得到所述相机的所述垂直分量。在其中一个实施例中，所述根据所述第一目标投影坐标集和所述里程计相对位置计算得到所述航偏角和所述水平偏移量的步骤，包括：根据第一预设条件获取所述第一目标里程计相对位置集中的多组第一目标里程计相对位置子集；根据所述第一目标里程计相对位置子集计算得到所述里程计之间的旋转角度集；获取与所述第一目标里程计相对位置子集对应的观测点集的第一观测点集的第一观测目标投影坐标集和第二观测点集的第二观测目标投影坐标集；根据第一观测目标投影坐标集计算得到所述目标图像码集与所述相机的第一图像码相对位置集；根据所述观第二观测目标投影坐标集与所述旋转角集计算得到所述目标图像码集与所述相机的第二图像码相对位置集；根据所述第一图像码相对位置集与所述第二图像码相对位置集计算得到所述相机相对位置集，所述相机相对位置集即为所述第一目标投影坐标集；根据所述第一目标投影坐标集与所述第一目标里程计相对位置子集计算得到所述航偏角；根据所述第一目标投影坐标集、所述航偏角以及所述第一目标里程计相对位置子集计算的到所述水平偏移量。在其中一个实施例中，所述根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集计算得到所述航偏角和所述水平偏移量的步骤，包括：根据第二预设条件所述第一目标里程计相对位置集中的多组第二目标里程计相对位置子集；获取根据所述第一目标投影坐标集计算得到所述目标图像码与所述相机的相对位姿集；根据所述相对位姿集与所述第二目标里程计相对位置子集计算得到所述航偏角和所述水平偏移量。一种相机外参的标定装置，所述装置包括：法向量计算模块，用于获取相机坐标系中的各个图像码的图像坐标集，根据所述图像坐标集计算得到所述相机坐标系中地平面的法向量；投影坐标集计算模块，用于根据所述法向量将所述相机坐标系投影到所述地平面中，获取所述地平面中所述各个图像码的投影坐标集；里程计相对位置集获取模块，用于获取里程计的测量数据，所述测量数据包括所述各个观测点之间的所述里程计的相对位置组成的里程计相对位置集；初始外参计算模块，用于根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参，所述初始外参为所述里程计与所述相机的相对位置；外参优化模块，用于将所述初始外参作为初始值按照预设模型将所述图像坐标集和所述里程计相对位置集输入预设优化模型，按照预设优化模型进行优化得到相机优化外参。一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行上述相机外参标定方法。一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行上述相机外参标定方法。上述相机外参标定方法、装置、计算机设备和存储介质，通过获取相机坐标系中的图像码的图像坐标集，根据所述图像坐标集计算得到所述相机坐标系中地平面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相机外参的标定方法，所述方法包括：获取相机坐标系中的各个图像码的图像坐标集，根据所述图像坐标集计算得到所述相机坐标系中地平面的法向量；根据所述法向量将所述相机坐标系投影到所述地平面中，获取所述地平面中所述各个图像码的投影坐标集；获取里程计的测量数据，所述测量数据包括所述各个观测点之间的所述里程计的相对位置组成的里程计相对位置集；根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参，所述初始外参为所述里程计与相机的相对位置；将所述初始外参作为初始值按照预设模型将所述图像坐标集和所述里程计相对位置集输入预设模型，按照预设模型进行优化得到相机优化外参。

【技术特征摘要】
2017.11.10 CN 20171110782151.一种相机外参的标定方法，所述方法包括：获取相机坐标系中的各个图像码的图像坐标集，根据所述图像坐标集计算得到所述相机坐标系中地平面的法向量；根据所述法向量将所述相机坐标系投影到所述地平面中，获取所述地平面中所述各个图像码的投影坐标集；获取里程计的测量数据，所述测量数据包括所述各个观测点之间的所述里程计的相对位置组成的里程计相对位置集；根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参，所述初始外参为所述里程计与相机的相对位置；将所述初始外参作为初始值按照预设模型将所述图像坐标集和所述里程计相对位置集输入预设模型，按照预设模型进行优化得到相机优化外参。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据相机坐标系中的图像码的坐标集计算所述相机坐标系中地平面的法向量的步骤之前，还包括：获取所述相机在各个观测点观测到的各个图像码；获取所述各个图像码与所述相机在图像坐标系的相对位置组成第一相对位置集；根据所述图像坐标系与相机坐标系之间的转换关系将所述第一相对位置集转换为所述相机坐标系中所述图像码与所述相机相对位置组成的第二相对位置集；通过所述第二相对位置集计算得到所述图像码在所述相机坐标系中的所述图像坐标集。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据相机坐标系中的图像码的坐标集计算所述相机坐标系中地平面的法向量的步骤，包括：获取所述图像坐标集，由所述图像坐标集按照预设规则构成矩阵，计算所述矩阵的特征值；选取所述特征值中最小特征值计算所述最小特征值对应的特征向量，所述特征向量的对应法向量作为所述法向量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述投影坐标集、所述法向量和所述里程计相对位置集计算得到所述相机的初始外参的步骤，包括：获取所述投影坐标集中能够同时观测到同一个目标图像码的目标投影坐标集；获取目标里程计相对位置集，所述目标里程计相对位置集为所述同时观测到同一个目标图像码的不同观测点之间的相对位置集；根据所述法向量、所述目标投影坐标集和所述目标里程计相对位置集计算得到所述相机与里程计的初始外参，所述初始外参包括所述相机与所述里程计之间的旋转角度和偏移量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述法向量、所述目标投影坐标集和所述目标里程计相对位置集计算得到所述相机与里程计的初始外参的步骤，包括：获取所述目标里程计相对位置集中所述里程计相邻且角度在预设范围内的第一目标里程计相对位置集；获取与所述第一目标里程计相对位置集对应的观测点观测到的第一目标投影坐标集；根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集和所述法向量计算得到所述初始外参。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一目标投影坐标集和所述第一目标里程计相对位置集和所述法向量计算得到所述初始外参的步骤，包括：所述旋转角度包括俯仰角、横滚角和航偏角，所述偏移量包括水平偏移量和垂直分量；根据所述法向量与所述相机坐标系的中相机的光轴计算得到所述俯仰角；根据所述法向量投影的所述相...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁豫杰，李陆洋，方牧，
申请(专利权)人：未来机器人深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44