[发明专利]基于灰度图像与空间深度数据的摄像机阵列标定算法

权利要求书

1.一种基于灰度图与空间深度数据的摄像机阵列标定算法，所述摄像机 阵列包含一个3D摄像机和若干个可见光摄像机，本算法根据3D摄像机提供 的灰度图和深度图以及可见光摄像机的彩色图，来得到3D摄像机的内参数和 所需可见光摄像机的外参数关系，其特征在于，本算法的步骤为：首先，对 可见光摄像机和3D摄像机进行内标定，得到各摄像机的内参数；其次，利用 3D摄像机内参数以及其提供的深度图，恢复标定板角点的空间位置，采用最 小化角点投影误差求得3D摄像机到所需可见光摄像机的最优化外参数，从而 完成整个摄像机阵列的标定；

所述标定板角点的空间位置的恢复步骤如下：利用求取到的3D摄像机的 内参数以及其提供的深度图，确定标定板在空间的平面方程；利用角点在标 定板图像上的平面位置以及对应的标定板平面方程，求取所有角点三维坐标；

进一步的，所述确定标定板在空间的平面方程方法如下：获取所拍摄的 标定板深度图中位于标定板上的高可信度深度数据的所有点，利用这些点的 深度值以及3D摄像机内参数恢复它们在三维空间的具体坐标位置；对每一幅 位于不同姿态的标定板，利用以上所获得所有点的三维坐标拟合一个平面， 获得相应标定板的平面方程；

所述角点三维坐标的获取方法如下：利用角点检测算法获得各角点的成 像平面的坐标，结合3D摄像机内参数，确定每条通过角点与3D摄像机光心 的直线方程，通过求取直线方程与对应平面方程的交点获得角点三维坐标。

2.如权利要求1所述的摄像机阵列标定算法，其特征在于，得到3D摄 像机内参数的步骤为：首先，拍摄标定板不同姿态的图像多幅，并对同一姿 态的标定板用3D摄像机拍摄多帧图像求取平均值作为实际使用图像；其次， 将该实际使用图像通过双线性插值提高一倍分辨率以加强角点检测的鲁棒 性；然后，利用平面模板标定法求取3D摄像机的内参数。

3.如权利要求1所述的摄像机阵列标定算法，其特征在于，获取各角点 三维坐标之后，利用最小二乘法使各角点从3D摄像机到阵列中可见光摄像机 的投影误差最小，获得当前条件下最优的投影到阵列中可见光摄像机的旋转 矩阵R和平移矩阵T，即获得了两摄像机机间外参数，从而完成整个阵列系统 的标定。