相机的标定方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本申请公开了一种相机的标定方法、装置、设备及存储介质，属于相机标定技术领域。该方法包括：获取相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第一图像；获取第一图像中的多个特征点分别对应的世界坐标和图像坐标；对于多轮迭代过程中的第j轮迭代，根据第j相机内参、世界坐标和图像坐标，通过第一拟合算法得到第j相机外参；根据第j相机外参和世界坐标，计算得到相机坐标；在第j轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，根据相机坐标和图像坐标，通过第二拟合算法得到第j+1相机内参；在第j轮迭代满足迭代结束条件的情况下，将第j相机内参和第j相机外参确定为相机的标定结果。上述提供的相机标定方法，相比于相关技术，具有更强的普适性。具有更强的普适性。具有更强的普适性。

【技术实现步骤摘要】
相机的标定方法、装置、设备及存储介质


[0001]本申请涉及相机标定
，特别涉及一种相机的标定方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]在计算机视觉技术中，为确定某个点在世界坐标系的三维位置与在图像坐标系的二维位置之间的映射关系，需要建立相机成像的几何模型。几何模型的参数即相机参数(包括相机内参和相机外参)，求解相机参数的过程即为相机标定。
[0003]相关技术中，提供了一种通过两个或三个消失点求解相机内参的方法，消失点是指世界坐标系下相互平行的两条线映射至图像坐标系时的交点。对于存在两个消失点的情况(即世界坐标系中存在两组平行线)，相关技术利用若两组平行线在世界坐标系下垂直，则相机焦点c
f
到消失点1的向量垂直于相机焦点c
f
到消失点2的向量的性质，构造了一个约束方程，可求解得到相机焦距f。
[0004]对于存在三个消失点的情况(即世界坐标系中存在三组平行线，三组平行线两两垂直)，与两个消失点的情况同理，相关技术可构造出三个约束方程，进而可求得相机焦点c
f
的三维坐标(u
x
,u
y
,
‑
f)，此时的三维坐标系是在相机成像面的2D坐标系下，沿<相机焦点>往<光心>方向作z轴，建立右手直角坐标系得到的。根据相机焦点c
f
的三维坐标(u
x
,u
y
,
‑
f)，即可确定得到相机内参。
[0005]然而，通过消失点求解相机内参的方法，只能标定广角镜头(变焦范围小)。当镜头越接近长焦范围时，世界坐标系下的平行线投影到成像面上也更接近于平行线，导致无法准确计算出消失点，进而无法标定出相机内参。

技术实现思路

[0006]本申请提供了一种相机的标定方法、装置、设备及存储介质，相比于相关技术，具有更强的普适性。所述技术方案如下：
[0007]根据本申请的一个方面，提供了一种相机的标定方法，所述方法包括：
[0008]获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第一图像；
[0009]获取所述第一图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；
[0010]对于多轮迭代过程中的第j轮迭代，根据所述相机的第j相机内参、所述多个特征点分别对应的世界坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第一拟合算法得到所述相机的第j相机外参；当j等于1时，所述第j相机内参为初始相机内参，j为正整数；
[0011]根据所述第j相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到所述多个特征点在相机坐标系下分别对应的相机坐标；
[0012]在所述第j轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，根据所述多个特征点分别对应的相机坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第二拟合算法得到第j+1相机内
参，所述第j+1相机内参用于执行所述多轮迭代过程中的第j+1轮迭代；
[0013]在所述第j轮迭代满足所述迭代结束条件的情况下，将所述第j相机内参和所述第j相机外参确定为所述相机的标定结果；
[0014]其中，所述第一拟合算法和所述第二拟合算法中的至少一个拟合算法支持减小所述多个特征点的重投影误差。
[0015]根据本申请的另一个方面，提供了一种相机的标定方法，所述方法包括：
[0016]获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第四图像；
[0017]获取所述第四图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；
[0018]对于多轮迭代过程中的第k轮迭代，根据所述相机的第k相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到相机坐标系下所述多个特征点分别对应的相机坐标；k大于或等于2，k为正整数；
[0019]在所述第k轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，根据所述多个特征点分别对应的相机坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第二拟合算法得到第k相机内参；根据所述第k相机内参、所述多个特征点分别对应的世界坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第一拟合算法得到所述相机的第k+1相机外参，所述第k+1相机外参用于执行所述多轮迭代过程中的第k+1轮迭代；
[0020]在所述第k轮迭代满足所述迭代结束条件的情况下，将所述第k相机外参和第k
‑
1相机内参确定为所述相机的标定结果；当k等于2时，用于拟合得到所述第k
‑
1相机内参的第k
‑
1相机外参为初始相机外参；
[0021]其中，所述第一拟合算法和所述第二拟合算法中的至少一个拟合算法支持减小所述多个特征点的重投影误差。
[0022]根据本申请的一个方面，提供了一种相机的标定装置，所述装置包括：
[0023]获取模块，用于获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第一图像；
[0024]所述获取模块，还用于获取所述第一图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；
[0025]处理模块，用于对于多轮迭代过程中的第j轮迭代，根据所述相机的第j相机内参、所述多个特征点分别对应的世界坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第一拟合算法得到所述相机的第j相机外参；当j等于1时，所述第j相机内参为初始相机内参，j为正整数；
[0026]所述处理模块，还用于根据所述第j相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到所述多个特征点在相机坐标系下分别对应的相机坐标；
[0027]所述处理模块，还用于在所述第j轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，根据所述多个特征点分别对应的相机坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第二拟合算法得到第j+1相机内参，所述第j+1相机内参用于执行所述多轮迭代过程中的第j+1轮迭代；
[0028]输出模块，用于在所述第j轮迭代满足所述迭代结束条件的情况下，将所述第j相机内参和所述第j相机外参确定为所述相机的标定结果；
[0029]其中，所述第一拟合算法和所述第二拟合算法中的至少一个拟合算法支持减小所
述多个特征点的重投影误差。
[0030]根据本申请的一个方面，提供了一种相机的标定装置，所述装置包括：
[0031]获取模块，用于获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第四图像；
[0032]所述获取模块，还用于获取所述第四图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；
[0033]处理模块，用于对于多轮迭代过程中的第k轮迭代，根据所述相机的第k相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到相机坐标系下所述多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相机的标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第一图像；获取所述第一图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；对于多轮迭代过程中的第j轮迭代，根据所述相机的第j相机内参、所述多个特征点分别对应的世界坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第一拟合算法得到所述相机的第j相机外参；当j等于1时，所述第j相机内参为初始相机内参，j为正整数；根据所述第j相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到所述多个特征点在相机坐标系下分别对应的相机坐标；在所述第j轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，根据所述多个特征点分别对应的相机坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第二拟合算法得到第j+1相机内参，所述第j+1相机内参用于执行所述多轮迭代过程中的第j+1轮迭代；在所述第j轮迭代满足所述迭代结束条件的情况下，将所述第j相机内参和所述第j相机外参确定为所述相机的标定结果；其中，所述第一拟合算法和所述第二拟合算法中的至少一个拟合算法支持减小所述多个特征点的重投影误差。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个特征点分别对应的相机坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，通过第二拟合算法得到第j+1相机内参，包括：对于所述多个特征点中的任意一个特征点，基于所述特征点的相机坐标和所述特征点的图像坐标，构建所述特征点对应的拟合等式；采用最小二乘法，对所述多个特征点分别对应的拟合等式求解，得到所述第j+1相机内参。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用最小二乘法，对所述多个特征点分别对应的拟合等式求解，得到所述第j+1相机内参，包括：采用所述最小二乘法，将所述第j相机内参作为约束项，结合所述多个特征点分别对应的拟合等式，求解得到所述第j+1相机内参；其中，所述第j相机内参用于约束在通过所述最小二乘法得到无穷组解的情况下，拟合得到所述第j+1相机内参的唯一解。4.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述相机对所述三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第二图像，所述第二图像是所述第一图像的后序帧图像；将所述第一图像下标定得到的所述相机的相机内参，作为所述第二图像执行多轮迭代过程的初始相机内参；基于所述第二图像的初始相机内参，通过执行所述第二图像下的多轮迭代过程，得到所述第二图像下所述相机的标定结果。5.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述迭代结束条件为所述多个特征点的重投影误差小于阈值，所述方法还包括：将所述多个特征点分别对应的相机坐标投影到所述相机的成像面上，得到所述多个特
征点分别对应的重投影坐标；根据所述多个特征点分别对应的重投影坐标和所述多个特征点分别对应的图像坐标，计算得到所述多个特征点的重投影误差。6.根据权利要求1至3任一所述的方法，其特征在于，所述获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第一图像，包括：获取所述第一图像，所述第一图像是所述相机对所述三维空间中的第一平面和第二平面进行拍摄得到的，所述第一图像显示有所述第一平面和所述第二平面的全部或部分画面，所述第一平面和所述第二平面相交且分别具有至少一张所述特征图案，一张所述特征图案包括多个特征点；所述获取所述第一图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标，包括：基于所述三维空间中的所述第一平面的多个第一特征点和所述第二平面的多个第二特征点，建立所述三维空间的世界坐标系；确定所述第一图像的多个特征点在所述世界坐标系下分别对应的世界坐标。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述三维空间中的所述第一平面的多个第一特征点和所述第二平面的多个第二特征点，建立所述三维空间的世界坐标系；确定所述第一图像的多个特征点在所述世界坐标系下分别对应的世界坐标，包括：获取所述相机对所述三维空间中的所述第一平面和所述第二平面进行拍摄得到的第三图像，所述第三图像显示有所述第一平面和所述第二平面的全部画面；对于所述第一平面，检测出所述第三图像上所述第一平面的多个第一特征点分别对应的第一图像坐标；基于所述第一平面，建立第一局部坐标系；确定所述多个第一特征点在所述第一局部坐标系下分别对应的第一三维坐标；根据所述多个第一特征点分别对应的第一三维坐标和第一图像坐标，得到第一变换矩阵，所述第一变换矩阵用于表征所述第一平面的平面姿态；对于所述第二平面，检测出所述第三图像上所述第二平面的多个第二特征点分别对应的第二图像坐标；基于所述第二平面，建立第二局部坐标系；确定所述多个第二特征点在所述第二局部坐标系下分别对应的第二三维坐标；根据所述多个第二特征点分别对应的第二三维坐标和第三图像坐标，得到第二变换矩阵，所述第二变换矩阵用于表征所述第二平面的平面姿态；将所述第一局部坐标系作为世界坐标系，以及将所述第一三维坐标作为所述世界坐标，得到所述多个第一特征点分别对应的世界坐标；将所述第二变换矩阵除以所述第一变换矩阵，得到第三变换矩阵，所述第三变换矩阵用于表征由所述第二局部坐标系变换为所述第一局部坐标系的变换矩阵；将所述多个第二特征点分别对应的第二三维坐标乘以所述第三变换矩阵，得到所述多个第二特征点分别对应的世界坐标。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述特征图案包括二维码图案，所述二维码图案的顶点与所述特征点相对应，所述三维空间中的所述第一平面上的多张二维码图案呈现不重叠的状态，所述三维空间中的所述第二平面上的多张二维码图案呈现不重叠的状态。
9.一种相机的标定方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述相机对三维空间中的特征图案进行拍摄得到的第四图像；获取所述第四图像中的多个特征点在所述三维空间对应的世界坐标系下分别对应的世界坐标和在图像坐标系下分别对应的图像坐标；对于多轮迭代过程中的第k轮迭代，根据所述相机的第k相机外参和所述多个特征点分别对应的世界坐标，计算得到相机坐标系下所述多个特征点分别对应的相机坐标；k大于或等于2，k为正整数；在所述第k轮迭代未满足迭代结束条件的情况下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈法圣，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：