[发明专利]多台摄像机标定方法和系统

说明书

技术领域

本发明一种多台摄像机的标定方法和系统，尤其是涉及一种通过动态选择一个或者多个参考摄像机作为参考摄像机，来提高由多台摄像机组成的摄像机网络的标定精度的方法和系统。

背景技术

近来，对人进行跟踪定位系统的研究已经不再局限于原来的在约束条件下的定位跟踪，如实验室环境中，现有的研究场景已经扩大到如地铁站，机场等复杂的真实场景中。另外，对于现有的视频监控系统，不仅要求它能准确地给出跟踪到的人在二维图像中的坐标，还要求其能给出所跟踪到的人在真实三维空间中的位置。为了满足上述需求，基于多个双目立体相机的跟踪系统应运而生，该系统中的每台双目立体相机与一个中央服务器通过网络连接，每个双目立体相机跟踪到出现在其工作视野中的人后，输出人在其摄像机坐标系中的坐标，然后它们将其跟踪结果通过网络传送到服务器端。服务器端则将每台相机的跟踪结果做融合操作，以提高系统最终跟踪定位的准确度。

实现上述基于多个双目立体相机定位系统的一个重要前提是对所有部署的双目相机进行标定，即求取每台相机的外参，通过相机的外参可以将摄像机坐标系下的跟踪结果转换到一个统一的真实世界坐标系下，从而完成服务器端的对多台相机跟踪结果的融合操作。因此，要精确定位被跟踪对象，首先需要对多个双目相机的位置的标定要精确。

要标定多个双目相机的位置，需要设置一个参考点，并基于该参考点对多个双目相机进行位置标定。通常的方式是选取其中一个双目相机作为参考相机，并基于该参考双目相机对其他待标定双目相机依次进行标定。具体而言，就是基于一个已知双目相机的位置，对与该已知双目相机具有重叠视场的未标定双目相机的位置进行标定。通过将已知尺寸的对象放置到已知双目相机和未标定双目相机的重叠视场内，根据已知尺寸对象的具体尺寸、已知双目相机的内部参数(相机坐标系统)和外部参数以及待标定双目相机的内部参数，就可以计算出待标定双目相机的外部参数。很显然，这种方法采用一种顺序的方式来标定所部署的相机，而非一次就可以标定完所有相机，相机的标定顺序根据它们视场的交叠情况以及参考双目相机的选取而定。而且，由于该方法采取了一种顺序的方式来标定所部署的相机，因此，待标定双目相机的标定结果与和它有重叠视场的已标定双目相机的标定结果有关，因此存在标定误差的累积传播问题。在这种情况下，当一个待跟踪对象进入到标定误差较大的双目相机的视场中，而不在标定误差较小的双目相机的视场中时，可能由于双目相机的误差较大而导致对象的位置定位不准确。因此，这就涉及到如何在多个双目相机的标定过程中提高多个双目相机的整体标定精度的问题。

发明内容

为了解决现有技术中参考相机的标定精度高而非参考相机由于误差积累而导致标定精度较低的上述问题，本发明提出了一种标定多个相机的方法，该方法能够提高多个相机的整体精度。

根据本发明的一种标定多台摄像机的方法，包括：对所述多台摄像机进行系统时间同步；基于每台摄像机输出的包含被跟踪对象的跟踪结果所附加的时间戳信息，建立所述多台摄像机间的视场重叠区域关系图；计算在所述视场重叠区域关系图每一个视场重叠区域内提取到的被跟踪对象的轨迹点的平均深度误差估计值，利用所计算的平均深度误差估计值估计所述视场重叠区域关系图中对应于所述每一个视场重叠区域的一跳的标定误差放大倍数，并基于所估计的标定误差放大倍数赋予对应的一跳一个权值，从而将所述视场重叠区域关系图转换成带权值的视场重叠区域关系图；以及基于带权值的视场重叠区域关系图，采用Dijkstra算法，计算任意摄像机作为参考摄像机进行标定时所述多台摄像机之间具有标定累积误差，获取所计算的标定累积误差中的最小累积误差，并将与所述最小标定累积误差对应的参考摄像机确定为所述多台摄像机的参考摄像机。

根据本发明标定多台摄像机的方法，其还包括：当所确定的参考摄像机与每台非参考摄像机之间标定路径上的累积标定误差值小于预定阈值时，直接输出所确定的参考摄像机；当所确定的参考摄像机与每台非参考摄像机之间标定路径上的累积标定误差值大于或等于预定阈值时，则将超购预定阈值的标定路径中标定误差放大倍数最大的一跳断开，从而将所述多台摄像机分成多个子摄像机簇，并相应地形成多个子视场重叠区域关系图，并且针对每个子视场重叠区域关系图采用Dijkstra算法确定每个子摄像机簇中的参考摄像机。