一种相机标定方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请公开了一种相机标定方法，该方法能够基于相机的内外参数构建误差函数，并利用预先选取的特征点对对误差函数的实数参数进行优化，得到最优的实数参数即作为相机标定结果。该标定过程响应于标定指令自动化实现，无需人工调整相机，提升了相机标定效率，而且能够同时标定相机内参和外参，提升了场景适应能力，保证了相机标定结果的准确性。此外，本申请还提供了一种相机标定装置、设备及可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应。

【技术实现步骤摘要】
一种相机标定方法、装置及设备
本申请涉及计算机
，特别涉及一种相机标定方法、装置、设备及可读存储介质。
技术介绍
当前的相机标定方法，一般是通过可视化工具，人工手动调整相机的位置、朝向等，观察视频是否与三维场景达到融合效果。这种方法一般准确率低，融合效果不佳；此外，手动调整相机的方式，操作起来非常不便，想要试出相机的准确参数非常困难，导致整个相机标定过程效率低下。相比于手动调整这种粗略的方法，目前还有一种通过数学工具求相机参数的精细方法，但是这类一般固定相机内参，只能求出相机的外参。在实际应用中，不同摄像头生产厂家生产的摄像头参数不一，所以这种固定内参的标定方法，标定准确率也不高，导致视频与三维场景的融合效果较差。可见，当前的相机标定方案，要么需要人工手动调整相机，要么无法对内参进行标定，导致标定准确率和标定效率较低，影响了视频与三维场景的融合效果。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种相机标定方法、装置、设备及可读存储介质，用以解决当前的相机标定方案，要么需要人工手动调整相机，要么无法对内参进行标定，导致标定准确率和标定效率较低的问题。其具体方案如下：第一方面，本申请提供了一种相机标定方法，包括：根据标定指令，基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标；根据所述目标三维点在视频中的位置坐标，构建所述在相机投影平面的位置坐标与所述在视频中的位置坐标之间的误差函数，所述误差函数的实数参数包括所述朝向参数、所述上方向参数、所述位置参数和所述焦距参数；根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，以作为相机内外参数，其中，所述特征点对包括三维场景中的三维点以及视频中与所述三维点唯一对应的二维点；根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定。优选的，所述基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标，包括：根据当前相机的朝向参数和上方向参数，确定相机坐标系，并确定世界坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；根据所述当前相机的位置参数、所述变换矩阵以及目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机坐标系的位置坐标；根据所述当前相机的焦距参数，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标。优选的，在所述根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数之前，还包括：选取不在同一平面的预设数量的特征点对，所述预设数量大于等于4。优选的，在所述根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数之前，还包括：确定所述预设数量的特征点对中三维点的中心点；确定所述中心点与坐标原点之间的差值向量；根据所述差值向量，对所述预设数量的特征点对中的三维点进行平移，直到平移后的中心点位于所述坐标原点。优选的，所述根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，包括：根据预设数量的特征点对，利用高斯牛顿法对所述误差函数的所述实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数。优选的，在所述根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定之后，还包括：判断三维场景的内容与视频的内容是否一致；若不一致，则生成参数错误的提示信息，并生成重新标定的指令。优选的，在所述根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定之后，还包括：根据融合指令，对所述当前相机的视锥体与三维场景进行相交运算，得到目标网格；将视频中的图像帧设置于所述目标网格；展示所述目标网格，以实现视频与三维场景的融合。第二方面，本申请提供了一种相机标定装置，包括：投影模块：用于根据标定指令，基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标；误差函数构建模块：用于根据所述目标三维点在视频中的位置坐标，构建所述在相机投影平面的位置坐标与所述在视频中的位置坐标之间的误差函数，所述误差函数的实数参数包括所述朝向参数、所述上方向参数、所述位置参数和所述焦距参数；参数优化模块：用于根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，以作为相机内外参数，其中，所述特征点对包括三维场景中的三维点以及视频中与所述三维点唯一对应的二维点；相机标定模块：用于根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定。第三方面，本申请提供了一种相机标定设备，包括：存储器：用于存储计算机程序；处理器：用于执行所述计算机程序，以实现如上所述的相机标定方法的步骤。第四方面，本申请提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现如上所述的相机标定方法的步骤。本申请所提供的一种相机标定方法，包括：根据标定指令，基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定目标三维点在相机投影平面的位置坐标；根据目标三维点在视频中的位置坐标，构建上述在相机投影平面的位置坐标与上述在视频中的位置坐标之间的误差函数，该误差函数的实数参数包括朝向参数、上方向参数、位置参数和焦距参数；根据预设数量的特征点对，对误差函数的实数参数进行优化，直到特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，以作为相机内外参数；根据相机内外参数，对当前相机进行标定。其中，特征点对包括三维场景中的三维点以及视频中与该三维点唯一对应的二维点。可见，该方法能够基于相机的内外参数构建误差函数，并利用预先选取的特征点对对误差函数的实数参数进行优化，得到最优的实数参数即作为相机标定结果。该标定过程响应于标定指令自动化实现，无需人工调整相机，提升了相机标定效率，而且能够同时标定相机内参和外参，提升了场景适应能力，保证了相机标定结果的准确性。此外，本申请还提供了一种相机标定装置、设备及可读存储介质，其技术效果与上述方法的技术效果相对应，这里不再赘述。附图说明为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请所提供的一种相机标定方法实施例一的实现流程图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相机标定方法，其特征在于，包括：/n根据标定指令，基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标；/n根据所述目标三维点在视频中的位置坐标，构建所述在相机投影平面的位置坐标与所述在视频中的位置坐标之间的误差函数，所述误差函数的实数参数包括所述朝向参数、所述上方向参数、所述位置参数和所述焦距参数；/n根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，以作为相机内外参数，其中，所述特征点对包括三维场景中的三维点以及视频中与所述三维点唯一对应的二维点；/n根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定。/n

【技术特征摘要】
1.一种相机标定方法，其特征在于，包括：
根据标定指令，基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标；
根据所述目标三维点在视频中的位置坐标，构建所述在相机投影平面的位置坐标与所述在视频中的位置坐标之间的误差函数，所述误差函数的实数参数包括所述朝向参数、所述上方向参数、所述位置参数和所述焦距参数；
根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数，以作为相机内外参数，其中，所述特征点对包括三维场景中的三维点以及视频中与所述三维点唯一对应的二维点；
根据所述相机内外参数，对所述当前相机进行标定。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于当前相机的朝向参数、上方向参数、位置参数以及焦距参数，根据目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标，包括：
根据当前相机的朝向参数和上方向参数，确定相机坐标系，并确定世界坐标系到所述相机坐标系的变换矩阵；
根据所述当前相机的位置参数、所述变换矩阵以及目标三维点在世界坐标系中的位置坐标，确定所述目标三维点在相机坐标系的位置坐标；
根据所述当前相机的焦距参数，确定所述目标三维点在相机投影平面的位置坐标。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数之前，还包括：
选取不在同一平面的预设数量的特征点对，所述预设数量大于等于4。


4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述根据预设数量的特征点对，对所述误差函数的实数参数进行优化，直到所述特征点对对应的误差值最小，得到最优的实数参数之前，还包括：
确定所述预设数量的特征点对中三维点的中心点；
确定所述中心点与坐标原点之间的差值向量；
根据所述差值向量，对所述预设数量的特征点对中的三维点进行平移，直到平移后的中心点位于所述坐标原点。


5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设数量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯正，俞蔚，
申请(专利权)人：浙江科澜信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33