[发明专利]一种大场景摄像机全局外参数标定装置及方法

权利要求书

1.一种实现大场景摄像机全局外参数标定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、预先设置基准点，得到基准点在全局坐标系下的三维坐标；

S2、设置摄像机全局外参数标定装置并将发光控制点标定在全局坐标系中；

S3、设置摄像机并将摄像机位置标定在全局坐标系中；

所述全局坐标系为甲板坐标系；

步骤S2具体包括：

S21、将组装好的摄像机全局外参数标定装置稳固摆放在理想着舰区域后方，发光控制点个数为N个，调整可伸缩件使发光控制点与基准点位置一一对应；

S22、分别测量每个发光控制点到相应基准点的直线距离；

S23、根据基准点甲板坐标系三维坐标值及发光控制点到基准点距离值计算得到发光控制点在甲板坐标系下的三维坐标值；

所述步骤S23中基准点的个数N为4，具体包括：

S231、输入4个基准点的空间坐标，选定一个发光控制点作为测试点P；

S232、选择其中3个基准点，记为A，B，C，其中

c＝|PC|，b＝|PB|，a＝|PA|：

S233、计算三角形ABC的面积和四面体PABC的体积；

S234、计算P点距离面ABC的距离以及a，b，c在面ABC上投影线段长度a’,b’,c’；

S235、计算ΔP′AB，ΔP′BC和ΔP′CA的面积，其中P’为P在面ABC上的投影；

S236、在ΔP′AB，ΔP′BC，和ΔP′CA中的选择面积最大的三角形并计算P'的位置矢量；

S237、根据P'的位置矢量计算P点的位置矢量；

S238、从4个基准点中挑选出其余的3个基准点组合，对于每个组合，重复S232-S237，总共得到4个P点的位置矢量，求其平均值，即得到一个发光控制点相对于甲板坐标系下的坐标；

步骤S3具体包括：

S31、将两台以上摄像机分别固定在舰尾两侧；

S32、给摄像机外参数标定装置上电并调节发光控制点亮度，使在摄像机拍摄图像中发光控制点呈高斯分布；

S33、摄像机各采集一张摄像机外参数标定装置发光控制点图像；

S34、从图像中初步确定N个发光控制点图像像素位置，然后利用质心法求取每个发光控制点的亚像素图像坐标；

S35、确立每个发光控制点在每台摄像机的亚像素图像坐标与每个发光控制点的甲板坐标系坐标的对应关系；

S36、确定每个摄像机的内参数，根据步骤S35得到的对应关系即可实现对每个摄像机外参数的标定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：

S11、在甲板上理想着舰区域附近任选N个基准点，N＝4，要求N个基准点之间位置关系确定；

S12、利用测量设备，首先测量N个基准点相对于测量设备的三维坐标，然后测量甲板的理想着舰点相对于测量设备的三维坐标，最后经过坐标转换得到N个基准点相对于甲板坐标系的三维坐标值。

3.如权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，当基准点数量为4个时，选定矩形理想着舰区大框四个内角点为基准点，摄像机全局外参数标定装置的四个发光控制点分别指向舰艉、舰艏、左舷和右舷。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法使用的大场景摄像机全局外参数标定装置包括过渡件、可伸缩件、发光装置及支撑件；所述可伸缩件与发光装置的数量均为N，N＝4；所述过渡件下部通过支撑件设置于测量现场，过渡件上部与每个可伸缩件的一端固连，每个可伸缩件的另一端设置有发光装置作为发光控制点。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述过渡件采用不锈钢材料，包括底盘和N个圆形管件，N＝4，圆形管件焊接在底盘上盘面上，圆形管件的轴心线分别与盘面成一定角度；过渡件底盘下盘面中心加工螺纹孔，与支撑件通过螺栓配合连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可伸缩件采用管状高刚性材料，内部可通过与发光装置相连的供电线缆，可伸缩件能够根据需要调节长度并锁紧；N个可伸缩件分别固定在过渡件的N个圆形管件内，每个圆形管件开有孔并焊接螺母，利用螺栓紧固可伸缩件。