[发明专利]一种无重叠视场的多相机标定方法及装置

权利要求书

1.一种无重叠视场的多相机标定方法，其特征在于，包括步骤：

步骤1：制作精度为5um的两个标定板，标定板所在的坐标系定义为标定板坐标系；

步骤2：将所述两个标定板分别放置于两个相机的视野中，使所述的两个相机分别能够拍摄到所述的两个标定板，且两个相机没有重叠视场；控制每个所述相机拍摄图片，获得两个相机坐标系分别到对应的两个标定板坐标系的位姿关系，其中，所述相机坐标系为相机所在的坐标系；

步骤3：将两台经纬仪联合起来组成双经纬仪三维坐标测量系统，分别测量每个标定板上任意n个点在经纬仪坐标下的三维坐标，其中，经纬仪坐标系为其中任一台经纬仪所在的坐标系；

步骤4：选定的n个点在标定板坐标系下的坐标通过标定板的加工尺寸获得，然后利用3D-3D位姿估计迭代最近点ICP(Iterative Closest Point,ICP)理论求解标定板坐标系和经纬仪坐标的位姿关系，得到两个标定之间的位姿关系；

步骤5：利用步骤2相机测量的相机和标定板之间的位姿关系，以及步骤4经纬仪标定的两个标定板之间的位姿关系计算两个相机之间的位姿关系，完成两个相机之间的标定，通过扩展相机，用同样的方法完成多相机的标定。

2.根据权利要求1所述的一种无重叠视场的多相机标定方法，其特征在于：所述步骤3和步骤4中的n≥3。

3.根据权利要求1所述的一种无重叠视场的多相机标定方法，其特征在于：所述步骤4中，利用3D-3D位姿估计迭代最近点ICP理论求解标定板坐标系和经纬仪坐标的位姿关系，得到两个标定板之间的位姿关系的过程具体包括：

两个标定板中的一个标定板上的n个点p₁,……，p_n在该标定板坐标系下的三维坐标集合定义为P＝{p₁,……，p_n}，n个点p₁,……，p_n在经纬仪坐标系下的坐标记为P′＝{p′₁,……，p′_n}；

两组点的质心：

计算每个点的去质心坐标：

q_i＝p_i-p,q′_i＝p′_i-p′

根据以下优化问题计算该标定板坐标系相对于经纬仪坐标系的旋转矩阵：

根据上式，计算该标定板坐标系相对于经纬仪坐标系的平移矢量t^*：

t^*＝p-R·p′

重复上述步骤，得到另一标定板坐标系和经纬仪坐标系之间的位姿关系，位姿关系包括旋转矩阵和平移矢量，最后计算得到两个标定板之间的位姿关系。

4.一种实现权利要求1-3任意之一所述的无重叠视场的多相机标定方法的装置，其特征在于，包括：第一标定板、第二标定板、第一相机、第二相机、第一经纬仪、第二经纬仪；

所述第一相机和第二相机分别用于拍摄第一标定板和第二标定板，完成相机坐标系和标定板坐标系之间的位姿测量；

所述第一经纬仪、第二经纬仪用于组成双经纬仪三维坐标测量系统，用于标定第一标定板、第二标定板之间的位姿关系。