多相机全局标定方法及装置、电子设备制造方法及图纸

本公开实施例涉及多相机全局标定领域，提供一种多相机全局标定方法及装置、电子设备，方法包括：获取各待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数；基于内参矩阵和畸变系数获取各待标定相机与辅助相机间的旋转矩阵和平移向量；获取各待标定相机坐标系下针对同一目标区域的三维点云数据；将三维点云数据转换至辅助相机坐标系下得到辅助点云数据；对辅助点云数据配准得到各个辅助点云数据到全局坐标系的变换矩阵；基于旋转矩阵、平移向量及变换矩阵，分别确定各个待标定相机到全局坐标系的最终变换矩阵，基于最终变换矩阵对各待标定相机进行全局标定。本公开实施例可有效解决小重叠或无重叠视场下多相机全局标定实际操作复杂、标定精度低的问题。标定精度低的问题。标定精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
多相机全局标定方法及装置、电子设备


[0001]本公开涉及多相机全局标定
，特别涉及一种多相机全局标定方法及装置、电子设备。

技术介绍

[0002]多相机全局标定对多目视觉测量系统具有重要意义。近年来，随着现代工业制造技术的发展，视觉测量具有非接触、高效率的特点，高精度的工业视觉测量设备具有高精度和无盲区的特性，这通常需要使用到多个相机并且要求将多个相机统一到同一个坐标系下。
[0003]现有技术中的多相机标定方法，通常利用标定板来完成，该方法将多相机两两组合作为双目标定求出对应变换关系，最后选择其中一个相机作为基准相机，将所有相机坐标系全部转换到基准相机坐标系下。然而，上述方法的问题在于，当两相机之间的公共视野较小时，公共视野内无法容纳完整的标定板，无法满足双目标定条件，使得标定变得困难甚至无法进行。而当两相机之间无公共视场时，虽然现有的多相机标定方法可以在整个测量区域内布置多个控制点，同时使用双经纬仪或激光跟踪仪等精密测量设备将这些控制点统一到相同坐标系下，但是，该方法需要布设大量的控制点，具有作业强度大，工作效率低等缺点。

技术实现思路

[0004]本公开旨在至少解决现有技术中存在的问题之一，提供一种多相机全局标定方法及装置、电子设备。
[0005]本公开的一个方面，提供了一种多相机全局标定方法，所述多相机全局标定方法包括：
[0006]分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数；
[0007]基于所述内参矩阵和所述畸变系数，分别获取各个所述待标定相机与所述辅助相机之间的旋转矩阵和平移向量；
[0008]分别获取各个待标定相机坐标系下针对同一目标区域的三维点云数据；
[0009]基于所述旋转矩阵和所述平移向量，分别将各个所述待标定相机坐标系下的三维点云数据转换至所述辅助相机的坐标系下，得到各个所述待标定相机的辅助点云数据；
[0010]基于预设的点云配准算法对所述辅助点云数据进行配准，得到各个所述辅助点云数据到全局坐标系的变换矩阵；
[0011]基于所述旋转矩阵、所述平移向量以及所述变换矩阵，分别确定各个所述待标定相机到所述全局坐标系的最终变换矩阵，并基于所述最终变换矩阵，对各个所述待标定相机进行全局标定。
[0012]可选的，所述分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数，包括：
[0013]将所述辅助相机置于目标位置，使所述辅助相机在所述目标位置处的视野能够覆
盖所有所述待标定相机的视野；
[0014]基于预设靶标，分别利用每个所述待标定相机和所述辅助相机拍摄一组标定图片，每组所述标定图片中各所述预设靶标分别处于对应相机视野的不同位置，且每组所述标定图片中各所述预设靶标所在位置之和覆盖对应相机视野；其中，所述预设靶标包括多个按照预设排列规律排列的特征点，且多个所述特征点组成非中心对称图形；
[0015]基于所述标定图片，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数。
[0016]可选的，所述基于所述标定图片，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数，包括：
[0017]基于所述预设靶标确定世界坐标系，并基于所述世界坐标系，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的世界坐标；
[0018]基于所述标定图片以及各个所述特征点的所述世界坐标，分别确定所述标定图片中各个所述特征点在对应相机坐标系下的图像坐标；
[0019]基于所述世界坐标和所述图像坐标，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的所述内参矩阵及所述畸变系数。
[0020]可选的，所述基于所述预设靶标确定世界坐标系，并基于所述世界坐标系，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的世界坐标，包括：
[0021]将所述预设靶标中的目标特征点作为所述世界坐标系的原点，建立所述世界坐标系；
[0022]基于所述世界坐标系，按照所述预设排列规律，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的所述世界坐标。
[0023]可选的，所述基于所述内参矩阵和所述畸变系数，分别获取各个所述待标定相机与所述辅助相机之间的旋转矩阵和平移向量，包括：
[0024]分别利用各个所述待标定相机与所述辅助相机同时拍摄不同姿态下的所述预设靶标，得到每个所述待标定相机对应的多个图像组；
[0025]基于每个所述待标定相机对应的多个所述图像组以及所述内参矩阵和所述畸变系数，分别确定每个所述待标定相机与所述辅助相机之间的所述旋转矩阵和所述平移向量。
[0026]可选的，所述分别获取各个待标定相机坐标系下针对同一目标区域的三维点云数据，包括：
[0027]将每个所述待标定相机分别与激光器组成三维扫描系统；
[0028]利用各所述三维扫描系统依次对预设的台阶量块进行三维扫描，得到每个所述待标定相机对应的三维图像数据；
[0029]基于所述三维图像数据对所述预设的台阶量块进行三维重建，得到所述预设的台阶量块在每个待标定相机坐标系下的所述三维点云数据。
[0030]可选的，所述基于所述旋转矩阵和所述平移向量，分别将各个所述待标定相机坐标系下的三维点云数据转换至所述辅助相机的坐标系下，得到各个所述待标定相机的辅助点云数据，包括：
[0031]根据下式(1)，分别确定每个所述待标定相机坐标系下的所述辅助点云数据：
[0032]orientationf＝R
i
*orientation
i
+T
i
(1)
[0033]其中，orientation
i
表示第i个待标定相机坐标系下的三维点云数据，R
i
表示第i个待标定相机与辅助相机之间的旋转矩阵，T
i
表示第i个待标定相机与辅助相机之间的平移向量，orientationf表示orientation
i
对应的辅助点云数据。
[0034]可选的，所述基于所述旋转矩阵、所述平移向量以及所述变换矩阵，分别确定各个所述待标定相机到所述全局坐标系的最终变换矩阵，包括：
[0035]根据下式(2)，分别确定每个所述待标定相机到所述全局坐标系的最终变换矩阵：
[0036][0037]其中，Tran
iq
表示第i个待标定相机对应的辅助点云数据到全局坐标系的变换矩阵，SRT
i
表示第i个待标定相机到全局坐标系的最终变换矩阵。
[0038]本公开的另一个方面，提供了一种多相机全局标定装置，所述多相机全局标定装置包括：
[0039]第一获取模块，用于分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数；
[0040]第二获取模块，用于基于所述内参矩阵和所述畸变系数，分别获取各个所述待标定相机与所述辅助相机之间的旋转矩阵和平移向量；
[0041]第三获取模块，用于分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相机全局标定方法，其特征在于，所述多相机全局标定方法包括：分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数；基于所述内参矩阵和所述畸变系数，分别获取各个所述待标定相机与所述辅助相机之间的旋转矩阵和平移向量；分别获取各个待标定相机坐标系下针对同一目标区域的三维点云数据；基于所述旋转矩阵和所述平移向量，分别将各个所述待标定相机坐标系下的三维点云数据转换至所述辅助相机的坐标系下，得到各个所述待标定相机的辅助点云数据；基于预设的点云配准算法对所述辅助点云数据进行配准，得到各个所述辅助点云数据到全局坐标系的变换矩阵；基于所述旋转矩阵、所述平移向量以及所述变换矩阵，分别确定各个所述待标定相机到所述全局坐标系的最终变换矩阵，并基于所述最终变换矩阵，对各个所述待标定相机进行全局标定。2.根据权利要求1所述的多相机全局标定方法，其特征在于，所述分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数，包括：将所述辅助相机置于目标位置，使所述辅助相机在所述目标位置处的视野能够覆盖所有所述待标定相机的视野；基于预设靶标，分别利用每个所述待标定相机和所述辅助相机拍摄一组标定图片，每组所述标定图片中各所述预设靶标分别处于对应相机视野的不同位置，且每组所述标定图片中各所述预设靶标所在位置之和覆盖对应相机视野；其中，所述预设靶标包括多个按照预设排列规律排列的特征点，且多个所述特征点组成非中心对称图形；基于所述标定图片，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数。3.根据权利要求2所述的多相机全局标定方法，其特征在于，所述基于所述标定图片，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的内参矩阵及畸变系数，包括：基于所述预设靶标确定世界坐标系，并基于所述世界坐标系，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的世界坐标；基于所述标定图片以及各个所述特征点的所述世界坐标，分别确定所述标定图片中各个所述特征点在对应相机坐标系下的图像坐标；基于所述世界坐标和所述图像坐标，利用张正友相机标定法分别获取各个待标定相机和辅助相机的所述内参矩阵及所述畸变系数。4.根据权利要求3所述的多相机全局标定方法，其特征在于，所述基于所述预设靶标确定世界坐标系，并基于所述世界坐标系，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的世界坐标，包括：将所述预设靶标中的目标特征点作为所述世界坐标系的原点，建立所述世界坐标系；基于所述世界坐标系，按照所述预设排列规律，分别确定所述标定图片中各个所述特征点的所述世界坐标。5.根据权利要求4所述的多相机全局标定方法，其特征在于，所述基于所述内参矩阵和所述畸变系数，分别获取各个所述待标定相机与所述辅助相机之间的旋转矩阵和平移向
量，包括：分别利用各个所述待标定相机与所述辅助相机同时拍摄不同姿态下的所述预设靶标，得到每个所述待标定相机对应的多个图像组；基于每个所述待标定相机对应的多个所述图像组以及所述内参矩阵和所述畸变系数，分别确定每个所述待标定相机与所述辅助相机之间的所述旋转矩阵和所述平移向量。6.根据权利要求1至5任一项所述的多相机全局标定方法，其特征在于，所述分别获取各个待标...

【专利技术属性】
技术研发人员：于连栋，王帅东，万茂森，赵会宁，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：