【技术实现步骤摘要】
本专利技术具体涉及相机外参标定领域，具体涉及一种监视摄像机外参标定装置和方法。
技术介绍
1、监视摄像机又称相机或摄像机，是一种图像采集设备，由镜头、感光器件等组成。有的监视摄像机可改变朝向与位置，如监视球机，可以沿水平面或竖直面进行旋转，改变朝向。有的视频采集设备由多个监视摄像机组成，如枪球一体机是由一个定焦监视摄像机与一个变焦监视摄像机组成。
2、由于摄像机监视区域的景物单一，视场范围大，单个像素对应物理世界的尺寸较大，而且在监视区域内无法找到足够数量的特征点作为控制点。摄像机监视区域为繁忙工作场所，人员与设备会在监视区域中移动或停留，导致无法保证全站仪与待测量点通视；同时，适合布设靶标板或靶标块的位置及适合全站仪架设的位置往往被占用、禁止进入或临时占用。在标定过程中，全站仪支架可能会被误碰，使得全站仪位置发生微小改变；或者因阳光照射升温等外部因素使监视区域逐步发生微小形变，这些都会导到全站仪测得的坐标无效。考虑到外参标定涉及到多人操作多个设备协同配合，而且现场情况复杂，可能会有未知因素使得解算的外参无效或存在较大误差。综上所述，监视繁忙工作场所的摄像机的外参标定面临6个关键问题：1)如何布设足够数量的、在监视区域均匀分布的且在监视图像中清晰可辨的控制点；2)如何确保全站仪布设位置不被占用；3)如何确保全站仪与待测量点间始终保持通视；4)如何检查全站仪所测量坐标的有效性；5)如何检查所解算外参的有效性；6)如何检查所解算外参的误差。
3、在机场辅助避碰问题中，针对机场环境下特征点数量有限的难点，赵哲在
4、公开号为“cn109087360a”的专利技术专利提出一种机器人相机外参标定方法，该方法需要结合室内地图与机器人激光定位系统确定特征物的位姿，更适用于室内，或地图已知的区域。但在监视摄像机固定安装于室外高处，且监视范围较大的情况下，很难获取其监视区域的地图。
5、公开号为“cn105957096a”的专利技术专利提出一种用于三维数字图像的相机外参标定方法。该方法的目标是标定两个相机的相对外参。被测试样表面的散斑或其自然纹理是本方法的关键。然而，考虑到相机监视区域较大，场景单一，相邻相机间只有部分重叠，很难找到自然纹理或人工布设散斑。
6、公开号“cn108805936a”的专利技术专利提出一种基于四个控制点的相机外参标定方法，具有简捷、高效的特点。然而，为了标定监视繁忙工作场所的摄像机的外参，需要重点解决如何布设足够数量的、在监视区域均匀分布的且在监视图像中清晰可辨的控制点，如何确保全站仪布设位置不被占用，如何确保全站仪与待测量点间始终保持通视，如何检查全站仪所测量坐标的有效性，如何检查所解算外参的有效性及如何检查所解算外参的误差等问题，该方法并未涉及如上问题的解决方案。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术提供一种监视摄像机外参标定装置和方法，针对监视繁忙工作场所的相机，不依赖监视区域内标志性景物作为控制点，实现监视摄像机外参的标定，保证标定结果的有效性及精度。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种监视摄像机外参标定装置，包括：
3、标定设备，设置在监视摄像机镜头可拍摄的地面位置。
4、测量设备，相对标定设备设置。
5、外参标定计算设备，与监视摄像机有线或无线连接。
6、外参标定计算设备内置外参标定计算程序。
7、优选的，标定设备包括光源和标定组件。
8、优选的，标定组件包括标定板和标定块。
9、优选的，测量设备包括至少包括全站仪和光源。
10、优选的，测量设备和标定设备可分别与外参标定计算设备有线或无线连接。
11、优选的，外参标定计算设备至少包括计算机。
12、本专利技术除了提供一种监视摄像机外参标定装置外，还进一步提供一种采用上述标定装置进行监视摄像机外参标定的方法，具体包括以下步骤：
13、步骤1、外参标定装置初始化：至少包括连接摄像机和制作控制点分布图；
14、步骤2、测量建系点的世界坐标；
15、步骤3、测量控制点图像坐标与世界坐标；
16、步骤4、验证点世界坐标测量；
17、步骤5、再次测量建系点世界坐标；
18、步骤6、监视摄像机外参解算。
19、优选的，步骤1中，控制点分布图的制作步骤如下：取一张相机视频画面截图，在监视区域内均匀地取至少m个解算点与n个测试点进行标记，作为控制点分布图，其中，m和n的数量至少为4个。
20、优选的，步骤2中，采用基于靶标块的测量方法测量建系点的坐标。
21、优选的，步骤6至少包括以下步骤：
22、步骤6.1、针对各建系点，进行世界坐标有效性检查；
23、步骤6.2、外参解算，求得监视摄相机成像光心的世界坐标；
24、步骤6.3、对步骤6.2中计算得到的外参进行有效性检查，若符合有效性标准，则转入步骤6.3，若不符合有效性标准，则重新标定相机外参；
25、步骤6.4、计算外参的误差，若外参误差在可接受范围内，则判定误差可接受，否则判定误差过大，则重新标定摄相机外参。
26、与现有技术相比，本专利技术具备以下优点：
27、本专利技术提供的一种监视摄像机外参标定装置和方法，该方法首先初始化外参标定装置，包括指挥员制作相机的控制点分布图、测量员布设全站仪并做好测量准备、操作员持靶标板与靶标块到达预定位置；然后测量建系点的世界坐标；接着测量控制点的世界坐标与图像坐标、测量验证点世界坐标、测量建系点的世界坐标；最后，解算外参并计算误差。本专利技术针对监视繁忙工作场所的相机，不依赖监视区域内标志性景物作为控制点，避免日照升温带来的监视区域变形的影响，同时可以检查全站仪所测坐标的有效性及所解算外参有效性，标定流程更加鲁棒，标定结果的有效性及精度更有保证。
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1.一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述装置包括：
2.如权利要求1所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述标定设备包括光源和标定组件。
3.如权利要求2所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述标定组件包括标定板和标定块。
4.如权利要求3所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述测量设备包括至少包括全站仪和光源。
5.如权利要求4所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述测量设备和标定设备可分别与外参标定计算设备有线或无线连接。
6.如权利要求5所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述外参标定计算设备至少包括计算机。
7.一种监视摄像机外参标定方法，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的标定装置进行监视摄像机外参标定，具体包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的一种监视摄像机外参标定方法，其特征在于：所述步骤1中，控制点分布图的制作步骤如下：取一张相机视频画面截图，在监视区域内均匀地取至少M个解算点与N个测试点进行标记，作为控制点分布图，其
9.如权利要求8所述的一种监视摄像机外参标定方法，其特征在于：所述步骤2中，采用基于靶标块的测量方法测量建系点的坐标。
10.如权利要求9所述的一种监视摄像机外参标定方法，其特征在于：所述步骤6至少包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述装置包括：
2.如权利要求1所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述标定设备包括光源和标定组件。
3.如权利要求2所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述标定组件包括标定板和标定块。
4.如权利要求3所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述测量设备包括至少包括全站仪和光源。
5.如权利要求4所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述测量设备和标定设备可分别与外参标定计算设备有线或无线连接。
6.如权利要求5所述的一种监视摄像机外参标定装置，其特征在于：所述外参标定计算设备至少包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭雪昆，刘广，周林宏，张凯，刘泽生，管岭，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司系统工程研究院，
类型：发明
国别省市：
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