相机外参标定方法、系统及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供了相机外参标定方法、系统及装置，实现了相机外参的标定；部署简单方便，标定效率高，适合工程应用，相较于传统标定方案，不需要在相机视场中临时布设大量特征点，工程应用难度大大降低；标定时工作站仅需在相机视场中进行短暂停留即可完成标定，整体的标定工作效率得到大大提高；能够被持续复用，长期来看，较传统方法更具经济和环保优势。并且测量精度高，能够获得更准确的外参标定结果，利用空间定位技术测量相机和参考点位置，较传统方法中人工测量标定点的方式所获得的空间位置精度更高；且标定算法的计算流程更为简单，不需要在多个坐标系之间反复地进行坐标转换，引入误差更少，能够得到更高精度的标定结果。结果。结果。

【技术实现步骤摘要】
相机外参标定方法、系统及装置


[0001]本申请涉及相机标定
，特别是涉及相机外参标定方法、系统及装置。

技术介绍

[0002]空间定位技术是指确定目标在空间中坐标的技术，随着监控的普及以及计算机视觉技术的发展，基于图像的空间定位技术得到了迅速发展。在基于图像的空间定位技术中，需要将相机采集的图像中的目标由相机的图像坐标系转换到世界坐标系下，该转换过程可以利用相机的外参实现。
[0003]相机的外参包括旋转矩阵和平移矩阵，旋转矩阵和平移矩阵共同描述了如何把目标从图像坐标系转换到世界坐标系中。当下，如何标定相机的外参，已经成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例的目的在于提供一种相机外参标定方法、系统及装置，以实现相机外参的标定。具体技术方案如下：
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种相机外参标定方法，应用于相机外参标定系统中的处理机设备，所述相机外参标定系统还包括定位设备及至少三个参考点，所述方法包括：
[0006]获取各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标；
[0007]获取由所述定位设备采集的待标定相机在世界坐标系中的位置，根据所述待标定相机在世界坐标系中的位置确定所述待标定相机的光心在世界坐标系下的坐标，得到第二世界坐标；
[0008]获取所述待标定相机在所述第二世界坐标位置处采集的目标图像，其中，所述目标图像中包括各所述参考点；
[0009]根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标、所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述相机的外参包括所述旋转矩阵及所述平移矩阵。
[0010]在一种可能的实施方式中，所述定位设备为超宽带UWB定位设备，所述UWB定位设备包括定位基站及相机标签，所述相机标签设置在所述待标定相机上，所述待标定相机在世界坐标系中的位置通过所述定位基站测量所述相机标签的位置得到。
[0011]在一种可能的实施方式中，所述参考点为具备预设视觉特征的参考点标签，所述参考点标签用于与所述定位设备的定位基站进行测距得到所述参考点在世界坐标系下的坐标；所述获取各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标，包括：
[0012]获取由所述定位基站测量的各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标。
[0013]在一种可能的实施方式中，所述根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标、所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，包括：
[0014]根据所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，分别确定从所述待标定相机的光心到各所述参考点的向量，得到各第一参考射线向量；
[0015]根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量；
[0016]根据所述光轴方向向量、至少一参考点的第一世界坐标及在所述目标图像中的坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述相机的外参包括所述旋转矩阵及所述平移矩阵。
[0017]在一种可能的实施方式中，所述根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量，包括：
[0018]针对每一参考点，根据该参考点在所述目标图像中的坐标，确定该参考点对应的第一参考射线向量与所述待标定相机的光轴方向向量的水平偏转角及垂直偏转角；
[0019]根据各所述水平偏转角、各所述垂直偏转角及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量。
[0020]在一种可能的实施方式中，所述根据各所述水平偏转角、各所述垂直偏转角及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量，包括：
[0021]针对每一参考点，根据该参考点对应的水平偏转角及垂直偏转角，确定在所述相机坐标系下从所述待标定相机的光心指向该参考点的方向向量，得到该参考点对应的第二参考射线向量；
[0022]根据各所述第二参考射线向量，确定各所述第二参考射线向量与所述待标定相机的光轴方向向量的夹角；
[0023]根据各所述夹角及各所述第一参考射线向量，确定世界坐标系下所述待标定相机的光轴方向向量。
[0024]在一种可能的实施方式中，所述根据所述光轴方向向量、至少一参考点的第一世界坐标及在所述目标图像中的坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，包括：
[0025]根据所述第二世界坐标，对所述世界坐标系进行平移，使得所述世界坐标系的原点与所述待标定相机的光心重合，得到所述待标定相机的惯性坐标系及平移矩阵；
[0026]根据所述光轴方向向量，确定所述待标定相机在所述待标定相机的惯性坐标系下的偏航角及俯仰角；
[0027]根据至少一参考点在所述目标图像中的坐标及第一世界坐标、所述偏航角、所述俯仰角、所述待标定相机的内参、所述平移矩阵，确定所述待标定相机的翻滚角，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述旋转矩阵由所述偏航角、所述俯仰角及所述翻滚角表示。
[0028]第二方面，本申请实施例提供了一种相机外参标定系统，所述系统包括：
[0029]定位设备、处理机设备及至少三个参考点；
[0030]所述定位设备用于获取待标定相机在世界坐标系中的位置；
[0031]所述处理机设备用于获取各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标；获取由所述定位设备采集的待标定相机在世界坐标系中的位置，根据所述待标定相机在世界坐标系中的位置确定所述待标定相机的光心在世界坐标系下的坐标，得到第二世界坐标；获取所述待标定相机在所述第二世界坐标位置处采集的目标图像，其中，所述目标图像中包括各所述参考点；根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标、所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述相机的外参包括所述旋转矩阵及所述平移矩阵。
[0032]在一种可能的实施方式中，所述定位设备为UWB定位设备，所述UWB定位设备包括定位基站及相机标签，所述相机标签设置在所述待标定相机上，所述定位基站用于测量所述相机标签在世界坐标系中的位置，从而得到所述待标定相机在世界坐标系中的位置。
[0033]在一种可能的实施方式中，所述参考点为具备预设视觉特征的参考点标签，所述参考点标签用于与所述定位设备的定位基站进行测距得到所述参考点在世界坐标系下的坐标；所述定位基站还用于：测量各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标。
[0034]在一种可能的实施方式中，所述处理机设备具体用于：根据所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，分别确定从所述待标定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机外参标定方法，其特征在于，应用于相机外参标定系统中的处理机设备，所述相机外参标定系统还包括定位设备及至少三个参考点，所述方法包括：获取各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标；获取由所述定位设备采集的待标定相机在世界坐标系中的位置，根据所述待标定相机在世界坐标系中的位置确定所述待标定相机的光心在世界坐标系下的坐标，得到第二世界坐标；获取所述待标定相机在所述第二世界坐标位置处采集的目标图像，其中，所述目标图像中包括各所述参考点；根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标、所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述相机的外参包括所述旋转矩阵及所述平移矩阵。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定位设备为超宽带UWB定位设备，所述UWB定位设备包括定位基站及相机标签，所述相机标签设置在所述待标定相机上，所述待标定相机在世界坐标系中的位置通过所述定位基站测量所述相机标签得到。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参考点为具备预设视觉特征的参考点标签，所述参考点标签用于与所述定位设备的定位基站进行测距得到所述参考点在世界坐标系下的坐标；所述获取各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标，包括：获取由所述定位基站测量的各所述参考点在世界坐标系下的坐标，得到各所述参考点的第一世界坐标。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标、所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，包括：根据所述第二世界坐标及各所述第一世界坐标，分别确定从所述待标定相机的光心到各所述参考点的向量，得到各第一参考射线向量；根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量；根据所述光轴方向向量、至少一参考点的第一世界坐标及在所述目标图像中的坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述相机的外参包括所述旋转矩阵及所述平移矩阵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据各所述参考点在所述目标图像中的坐标及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量，包括：针对每一参考点，根据该参考点在所述目标图像中的坐标，确定该参考点对应的第一参考射线向量与所述待标定相机的光轴方向向量的水平偏转角及垂直偏转角；根据各所述水平偏转角、各所述垂直偏转角及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据各所述水平偏转角、各所述垂直偏转角及各所述第一参考射线向量，确定所述待标定相机的光轴方向向量，包括：针对每一参考点，根据该参考点对应的水平偏转角及垂直偏转角，确定在所述相机坐
标系下从所述待标定相机的光心指向该参考点的方向向量，得到该参考点对应的第二参考射线向量；根据各所述第二参考射线向量，确定各所述第二参考射线向量与所述待标定相机的光轴方向向量的夹角；根据各所述夹角及各所述第一参考射线向量，确定世界坐标系下所述待标定相机的光轴方向向量。7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述光轴方向向量、至少一参考点的第一世界坐标及在所述目标图像中的坐标，确定所述待标定相机的旋转矩阵及平移矩阵，从而完成所述待标定相机外参的标定，包括：根据所述第二世界坐标，对所述世界坐标系进行平移，使得所述世界坐标系的原点与所述待标定相机的光心重合，得到所述待标定相机的惯性坐标系及平移矩阵；根据所述光轴方向向量，确定所述待标定相机在所述待标定相机的惯性坐标系下的偏航角及俯仰角；根据至少一参考点在所述目标图像中的坐标及第一世界坐标、所述偏航角、所述俯仰角、所述待标定相机的内参、所述平移矩阵，确定所述待标定相机的翻滚角，从而完成所述待标定相机外参的标定，其中，所述旋转矩阵由所述偏航角、所述俯仰角及所述翻滚角表示。8.一种相机外参标定系统，其特征在于，所述系统包括：定位设备、处理机设备及至少三个参考点；所述定位设备用于获取待标定相机在世界坐标系中的位置；所述处理机设备用...

【专利技术属性】
技术研发人员：严杭琦，
申请(专利权)人：杭州海康威视数字技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：