相机外参标定方法、设备及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种相机外参标定方法、设备及系统，涉及机器人视觉技术领域，首先采集相机多次拍摄的标志器在不同角度下的平面镜中所成的标定图像；然后将标志器中的实际标志点在标志器坐标系中的坐标转换到相机坐标系，建立由旋转矩阵和位移矩阵表示的第一方程，根据两个不同角度下的平面镜所在平面的交线，以及对应镜面标志点间的位置关系，建立第二方程；由镜面标志点在相机坐标系下的相对位置关系，以及标定图像中的标志点在像素坐标系中的坐标，得到镜面标志点在相机坐标系中的坐标；通过联立第一方程和第二方程，并根据镜面标志点在相机坐标系中的坐标，求得旋转矩阵和平移矩阵。这能够有效提高相机外参标定的效率和精确度。

Camera External Reference Calibration Method, Equipment and System

The invention provides a camera external parameter calibration method, equipment and system, which relates to the field of robotic vision technology. Firstly, the calibration image formed by the planar mirror of the marker taken by the camera at different angles is collected. Then, the coordinates of the actual marker points in the marker coordinate system are converted to the camera coordinate system, and the rotation matrix and displacement matrix are established. The first equation establishes the second equation according to the intersection of the two planes of the plane mirror at different angles and the position relationship between the corresponding mirror marker points. The coordinates of the mirror marker points in the camera coordinate system are obtained by the relative position relationship of the mirror marker points in the camera coordinate system and the coordinates of the marker points in the pixel coordinate system of the calibration image. The rotation matrix and translation matrix are obtained from the second equation and the coordinates of the mirror markers in the camera coordinate system. This can effectively improve the efficiency and accuracy of camera calibration.

【技术实现步骤摘要】
相机外参标定方法、设备及系统
本专利技术涉及机器人视觉
，尤其是涉及一种相机外参标定方法、设备及系统。
技术介绍
现有技术中的相机外参标定方法，通常利用标志器来标定相机坐标系相对于所选参照物体上坐标系的旋转矩阵和平移矩阵，需要多次拍摄标志器，获取多个角度的标志器图像，利用这些图像进行相机外参标定。然而这种方法只在相机能够看到标志器的前提下才能实现，当相机无法看到标志器时，显然不能直接标定出相机坐标系相对于标志器上坐标系的外参矩阵；当前较为广泛采用的解决办法是借助平面镜，让相机拍摄到标志器在平面镜中所成的像，并将平面镜移动到多个不同的位置和姿态(位姿)，通过再次进行拍摄的方法计算出相机的外参矩阵。当前在借助平面镜实现相机外参标定这个问题上，平面镜的数量以及平面镜相对相机摆放的位姿是否需要预先确定，主要呈现出两种不同的方法：一种是，在不同的位姿下摆放5块平面镜，平面镜相对相机的位姿不需要预先确定；另一种是，在不同的位姿下摆放3块平面镜，平面镜相对相机的位姿需要预先确定。其中，前一种方式，要求摆放的平面镜数目较多，与其对应的工作量也较大；后一种方式，因为相机坐标系的原点即光心位置未知本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机外参标定方法，其特征在于，所述方法包括：当平面镜旋转多次至不同的角度时，采集相机多次拍摄的标定图像；所述标定图像为标志器在所述平面镜中所成的图像；将标志器中的实际标志点在标志器坐标系中的坐标转换到相机坐标系，并建立由旋转矩阵和平移矩阵表示的第一方程；根据所述平面镜处于两个不同角度下时所在平面的交线，与对应的镜面标志点之间的位置关系，建立第二方程；所述镜面标志点为所述标志器中对应的实际标志点在所述平面镜中成的像；根据所述标定图像中的标志点在像素坐标系中的坐标，确定所述镜面标志点在所述相机坐标系中的坐标；联立所述第一方程和所述第二方程，并根据所述镜面标志点在相机坐标系中的坐标，求得所述...

【技术特征摘要】
1.一种相机外参标定方法，其特征在于，所述方法包括：当平面镜旋转多次至不同的角度时，采集相机多次拍摄的标定图像；所述标定图像为标志器在所述平面镜中所成的图像；将标志器中的实际标志点在标志器坐标系中的坐标转换到相机坐标系，并建立由旋转矩阵和平移矩阵表示的第一方程；根据所述平面镜处于两个不同角度下时所在平面的交线，与对应的镜面标志点之间的位置关系，建立第二方程；所述镜面标志点为所述标志器中对应的实际标志点在所述平面镜中成的像；根据所述标定图像中的标志点在像素坐标系中的坐标，确定所述镜面标志点在所述相机坐标系中的坐标；联立所述第一方程和所述第二方程，并根据所述镜面标志点在相机坐标系中的坐标，求得所述旋转矩阵和平移矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标志器包括预先设置的至少4个实际标志点，所述标志器坐标系是以所述实际标志点所组成的图案的中心为原点建立的。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将标志器中的实际标志点在标志器坐标系中的坐标转换到相机坐标系，并建立由旋转矩阵和平移矩阵表示的第一方程为：pi＝R·Lpi+T其中，i为所述标志器中的第i个实际标志点，i＝1,2,……,N；pi为所述实际标志点在相机坐标系下的坐标，Lpi为所述实际标志点在标志器坐标系下的坐标，R为所述实际标志点所在的标志器坐标系转换到相机坐标系的旋转矩阵，T为所述实际标志点所在的标志器坐标系转换到相机坐标系的平移矩阵。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将标志器中的实际标志点在标志器坐标系中的坐标转换到相机坐标系，并建立由旋转矩阵和平移矩阵表示的第一方程的步骤之后，所述方法还包括：将所述标志器中的实际标志点和对应的镜面标志点在所述相机坐标系中的坐标，与所述平面镜和所述相机之间的位置关系：代入所述第一方程，得到：其中，为所述镜面标志点在所述相机坐标系中的坐标，为第i个实际标志点到所述平面镜的垂直距离，dm为所述平面镜到所述相机坐标系原点的垂直距离，nm为所述平面镜所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学武，宋洋鹏，严盼辉，张猛，
申请(专利权)人：深圳市寒武纪智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44