[发明专利]一种基于光学拼接的同视点环视成像系统及成像方法

权利要求书

1.一种基于光学拼接的同视点环视成像方法，应用于基于光学拼接的同视点环视成像系统，该成像系统包括图像采集单元、相机和反光组件，所述图像采集单元用于获取相机采集的图像信息，所述反光组件包括多棱棱台和反光镜，所述多棱棱台的顶面和底面都为正多边形，顶面的面积大于底面的面积，每个所述多棱棱台的棱面上都设有一个与棱面面积一致的反光镜；

每个反光镜的下方都设置一个相机，所述相机用于采集反光镜反射的景象；

多个相机透过多棱棱台形成的虚拟视点落在同一点上；其特征在于，该方法包括：

S1、离线采集各相机对应标定板图像以及虚拟视点位置，进行相机标定和调整位移计算；

所述标定板包括三块首尾依次连接设置的子标定板，相邻的子标定板之间的夹角为120°，每个子标定板的中心位置都设有棋盘格；

S2、根据计算结果对相机位置进行调整；

S3、确定相邻相机视场重合范围，得到待剪切、拼接边缘位置；

S4、多相机同时采集图像，在线进行图像矩阵剪切、拼接，输出拼接后的全景图像；

步骤S1的具体方法如下：

S101、设多个相机的虚拟视点重合的点为目标视点，根据多棱棱台、反光镜的特征数据参数，确定标定板和相机的摆放位置，使每个相机的虚拟视点最终与目标视点重合；

S102、根据采集到的每个相机对应的标定板的图像信息，分别对每台相机的内、外参数进行标定；

S103、由外参数矩阵计算相机虚拟视点与目标视点坐标间的差异，根据该差异确定相机的调整位置；

步骤S103的具体方法如下：

多棱棱台为六棱台，下方对应设有六台相机，对六台相机从1至6进行标号，将人为设定的目标视点设为O_v，已知目标视点在子标定板坐标系中的坐标为定值，设为X_o,且对应在子标定板虚像坐标系中为X_m，则位置调整过程结束后，各相机虚拟视点坐标应与X_m相同；

设第k台相机自身坐标系到第k面反光镜中第k张子标定板的虚拟坐标系中的变换为以及相机虚拟视点在虚拟子标定板坐标系中坐标设相机坐标系原点为则得到：

将X_m到的相机平移变换加入上式，令该位移为I为单位矩阵，其中X＝[Δ_x Δ_y Δ_z]^T，Δx,Δy,Δz是相对第k台相机坐标系而言的，对应x轴、y轴、z轴方向上的微量调整位移；则此时上式可补充为：

通过调整相机位置使调整后的与X_m重合；当与X_m之间的距离缩小到允许阈值范围内时，则认为当前的位移调整量M_k为符合要求的相机位移信息。

2.根据权利要求1所述的基于光学拼接的同视点环视成像方法，其特征在于，步骤S2中，根据步骤S103的计算结果，调整相机的位置；

虚拟视点与目标视点的距离阈值为0.05毫米。

3.根据权利要求1所述的基于光学拼接的同视点环视成像方法，其特征在于：步骤S3中，根据水平方向几何渐晕情况以及相机视场角信息确定视场重合区域边缘，保证每台相机的有效保留视场角为60度。