用于执行扫描系统的自动相机校准的方法和系统技术方案

本公开涉及用于执行扫描系统的自动相机校准的方法和系统

【技术实现步骤摘要】
用于执行扫描系统的自动相机校准的方法和系统
[0001]本申请是申请日为
2019
年9月
12
日
、
题为“用于执行扫描系统的自动相机校准的方法和系统”的中国专利申请
201910861338.9
的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及用于执行扫描系统的自动相机校准的方法和系统
。

技术介绍

[0003]物体扫描已被用于确定物体的特征，诸如其形状
。
物体扫描的一些实现方案依赖于由相机获取的物体的图像
。
在一些情况下，物体扫描的结果已被用于生成物体的三维
(3D)
模型
。3D
模型可以用在自动化情境中，诸如机器人与物体交互的情境中
。

技术实现思路

[0004]本文实施例的一个方面涉及一种方法
、
计算系统和具有用于执行自动相机校准的指令的非瞬态计算机可读介质
。
该计算系统包括通信接口和控制电路
。
通信接口被配置为与以下各项通信：
(i)
第一相机，
(ii)
第二相机，以及
(iii)
用于旋转透明并且设置在第一相机和第二相机之间的平台的致动器，其中第一相机指向平台的第一表面，并且第二相机指向平台的相对的第二表面
。
控制电路被配置为当三维
(3D)
校准图案设置在平台的第一表面上时执行相机校准/>。3D
校准图案包括具有多个面的多面体，所述多个面包括第一组面和不是第一组面的一部分的附加面，并且
3D
校准图案包括设置在第一组面中的相应面上的第一组
2D
校准图案
。
相机校准通过以下方式来执行：经由通信接口从第一相机接收第一组校准图像，其中第一组校准图像捕获多面体的第一组面并且捕获分别设置在第一组面上的第一组
2D
校准图案，而不捕获多面体的附加面；以及经由通信接口从第二相机接收第二组一个或多个校准图像，其中第二组一个或多个校准图像捕获多面体的附加面
。
相机校准进一步通过以下方式来执行：基于第一组
2D
校准图案确定用于表示多面体的附加面的一组相应角的第一组坐标，其中第一组坐标是相对于第一相机的位置和朝向的；以及基于第二组一个或多个校准图像确定用于表示多面体的附加面的所述一组相应角的第二组坐标，其中第二组坐标是相对于第二相机的位置和朝向的
。
相机校准进一步通过以下来执行：基于第一组坐标和第二组坐标确定用于描述第一相机和第二相机之间的空间关系的变换函数
。
控制电路还被配置为在已执行相机校准之后并且当除
3D
校准图案以外的物体被设置在平台的第一表面上时，生成用于表示该物体的
3D
模型，其中
3D
模型是基于变换函数
、
基于经由通信接口从第一相机接收到的物体的图像，以及基于经由通信接口从第二相机接收到的物体的图像而生成的
。
附图说明
[0005]本专利技术的前述和其它特征
、
目的和优点将从如附图所示的本专利技术的实施例的以下描述中变得清楚
。
并入本文并形成说明书的一部分的附图进一步用于解释本专利技术的原理并
使相关领域的技术人员能够制造和使用本专利技术
。
附图不按比例绘制
。
[0006]图
1A
描绘了根据本文的实施例的与机器人操作系统通信的扫描系统的框图
。
[0007]图
1B
描绘了根据本文的实施例的扫描系统的部件的框图
。
[0008]图
1C
描绘了根据本文的实施例的被配置为执行相机校准的计算系统的框图
。
[0009]图
1D
和图
1E
描绘了根据本文的实施例的扫描系统的框图
。
[0010]图2描绘了图示根据本文的实施例的用于确定第一相机和第二相机之间的空间关系的方法的流程图
。
[0011]图
3A
描绘了根据本文的实施例的扫描系统的示例部件
。
[0012]图
3B
和图
3C
图示了根据本文的实施例的
3D
校准图案的多面体的面
。
[0013]图
3D
‑
3F
图示了根据本文的实施例的作为
3D
校准图案的一部分的
2D
校准图案
。
[0014]图
3G
和图
3H
描绘了根据本文的实施例的扫描系统中的各种坐标系
。
[0015]图
4A
‑
4C
描绘了根据本文的实施例的由第一相机生成的各种校准图像的示例
。
[0016]图
5A
‑
5D
描绘了根据本文的实施例的由第二相机生成的各种校准图像的示例
。
具体实施方式
[0017]以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不意图限制本专利技术或本专利技术的应用和用途
。
此外，无意受前述

、

技术介绍

、

技术实现思路
或以下具体实施方式中提出的任何明示或暗示的理论的约束
。
[0018]本文描述的实施例涉及确定第一相机和第二相机之间的空间关系，作为扫描系统的校准操作的一部分
。
在实施例中，扫描系统可以包括多个相机，这些相机可以从不同的角度获取物体的图像
。
图像可以用于生成物体的
3D
模型
。
在一些情况下，
3D
模型可以用于促进机器人与物体或物体所属的一类物体之间的交互
。
例如，物体可以是仓库中的包裹，并且机器人控制系统可以使用物体的
3D
模型来确定机器人臂如何可以拾取包裹
。
在实施例中，扫描系统的第一相机和第二相机可以查看物体的通常不重叠的相应区域
。
例如，扫描系统可以包括物体被放置在其上的透明平台
。
第一相机可以例如设置在透明平台的顶表面上方，并且可以指向为第一相机提供物体的透视图的方向
。
在这个示例中，第二相机可以例如设置在透明平台的底表面下方，并且可以指向为第二相机提供物体的底视图的方向
。
在以上示例中，第一相机可以被称为顶部相机，并且第二相机可以被称为底部相机
。
本文的实施例的一个方面涉及一种校准操作，该校准操作确定这种第一相机和这种第二相机之间的空间关系
。
稍后可以使用该本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种计算系统，包括：通信接口，被配置为与以下各项通信：第一相机
、
第二相机以及用于旋转透明的并且设置在第一相机和第二相机之间的平台的致动器，其中第一相机指向平台的第一表面，并且第二相机指向平台的相对的第二表面；以及控制电路，被配置为当三维
3D
校准图案设置在平台的第一表面上时执行相机校准，其中
3D
校准图案包括具有多个面的多面体，所述多个面包括第一组面和不是第一组面的一部分的附加面，并且
3D
校准图案包括设置在第一组面中的相应面上的第一组二维
2D
校准图案，其中相机校准通过以下操作来执行：经由通信接口从第一相机接收第一组校准图像，其中第一组校准图像捕获多面体的第一组面并且捕获分别设置在第一组面上的第一组
2D
校准图案，而不捕获多面体的附加面；经由通信接口从第二相机接收第二组一个或多个校准图像，其中第二组一个或多个校准图像捕获多面体的附加面；基于第一组
2D
校准图案确定用于表示多面体的附加面的一组相应角的第一组坐标，其中第一组坐标是相对于第一相机的位置和朝向的；基于第二组一个或多个校准图像确定用于表示多面体的附加面的所述一组相应角的第二组坐标，其中第二组坐标是相对于第二相机的位置和朝向的；以及基于第一组坐标和第二组坐标确定用于描述第一相机和第二相机之间的空间关系的变换函数，其中，控制电路还被配置为，在已执行相机校准之后并且当除
3D
校准图案以外的物体设置在平台的第一表面上时，生成用于表示所述物体的
3D
模型，其中所述
3D
模型是基于所述变换函数
、
基于经由通信接口从第一相机接收到的所述物体的图像，以及基于经由通信接口从第二相机接收到的所述物体的图像而生成的
。2.
如权利要求1所述的计算系统，其中通信接口还被配置为与以下各项通信：指向平台的第一表面的第一光源以及指向平台的第二表面的第二光源，其中平台设置在第一光源和第二光源之间，其中第二组一个或多个校准图像包括至少一对校准图像，所述至少一对校准图像包括第一校准图像和第二校准图像；其中控制电路被配置为，当执行相机校准时进行以下操作：经由通信接口向第一光源和第二光源输出第一组一个或多个光源命令，以使第一光源被激活并且第二光源被停用，经由通信接口向第二相机输出第一组一个或多个相机命令，以使第二相机在第一光源被激活并且第二光源被停用时生成所述至少一对校准图像中的第一校准图像，其中第一校准图像至少捕获多面体的附加面的轮廓，经由通信接口向第一光源和第二光源输出第二组一个或多个光源命令，以使第二光源被激活并且第一光源被停用，以及经由通信接口向第二相机输出第二组一个或多个相机命令，以使第二相机在第二光源被激活并且第一光源被停用时生成所述至少一对校准图像中的第二校准图像，其中第二校准图像捕获设置在附加面上并且是
3D
校准图案的一部分的附加
2D
校准图案，其中控制电路被配置为基于所述至少一对校准图像中的第一校准图像和第二校准图像来确定第二组坐
标
。3.
如权利要求2所述的计算系统，其中控制电路被配置为当第一相机和第一光源设置在平台的第一表面上方
、
第二相机和第二光源设置在平台的第二表面下方，并且
3D
校准图案的附加面与平台的第一表面接触时执行相机校准
。4.
如权利要求2所述的计算系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：牧今科技，
类型：发明
国别省市：