[发明专利]用于多相机放置的系统和方法

说明书

一种用于标定相机组的方法包括：控制第一和第二相机捕获第一场景的第一和第二图像，第一相机具有第一视场(FOV)，第二相机具有在第一重叠区域中与第一FOV重叠的第二FOV；第一场景包括第一重叠区域中的标定目标；基于第一和第二图像计算第一相对位姿；控制第二相机和第三相机捕获第二场景的第三和第四图像，第三相机具有在第二重叠区域中与第二FOV重叠的第三FOV，第二场景包括第二重叠区域中的标定目标；基于第三和第四图像计算第二相对位姿；及基于第一和第二相对位姿计算第三相对位姿。

相关申请案的交叉引用

本申请要求在美国专利商标局于2018年5月25日提交的第62/676,799号美国临时专利申请的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明实施例的方面涉及用于对多个相机放置和标定的系统和方法。

背景技术

相机标定(Camera calibration)或相机后方交会(camera resectioning)是估计接近特定真实世界相机的针孔相机模型的参数的过程。参数包括：诸如焦距、图像纵横比(例如，图像传感器格式)和主点的内部参数；与径向因素(例如，桶形和鱼眼效应)和切向因素(例如，由于透镜和图像传感器之间的未对准)相关的畸变参数；以及表示三维(3-D)世界坐标和3-D相机坐标之间的坐标系变换的外部参数。外部参数表示相机的3D“位姿”，其包括相机在3D世界中的位置和取向。

在图像拼接(image stitching)和立体成像应用中，从不同的3-D相机位姿捕获场景的两个或更多个图像。所述两个或两个以上图像可由同一相机通过在捕获之间重新定位所述相机而在不同时间捕获，或可由具有不同位姿的不同相机捕获。不同的相机可以基本上同时或在不同时间捕获图像。

涉及使用两个或多个图像的算法，诸如图像拼接和立体成像，可能需要对准图像。未能对准图像可能导致在这样的算法的输出中的错误或不期望的视觉伪像。当对应于所述图像的所述相机位姿已知时，所述对准过程可涉及基于所述已知相机位姿将变换应用于所述图像。另一方面，当对应于图像的一个或多个相机的位姿未知时，可应用位姿估计技术以便估计用于组合两个或更多个图像的变换，或者可通过检测和对准在多个图像中出现的特征来手动匹配图像。

类似地，在相机是深度相机(例如，捕获包括也被称为点云(point cloud)的三维坐标的三维数据或深度图像的相机)的情况下，相机的相对位姿的知识使得点云能够在根据位姿应用几何变换之后被合并。如果相对位姿未知，则可能需要诸如迭代最近点(ICP)等计算上更昂贵的技术来对准点云。

发明内容

本发明的实施例的各方面涉及用于放置多个相机和相对于彼此标定这些相机的系统和方法，包括估计所述相机的3-D位姿。

根据本发明的一个实施例，一种用于放置和标定包括第一相机组的相机的系统，所述第一相机组包括：第一相机，所述第一相机具有第一视场；第二相机，所述第二相机具有在第一重叠区域中与所述第一视场重叠的第二视场；第三相机，所述第三相机具有在第二重叠区域中与所述第二视场重叠的第三视场；控制器，包括处理器和存储器，所述存储器存储指令，所述指令在由所述处理器执行时使所述处理器：控制所述第一相机和所述第二相机分别捕获第一场景的第一图像和第二图像，所述第一场景包括所述第一重叠区域中的第一标定目标；基于所述第一图像中的所述第一标定目标和所述第二图像中的所述第一标定目标来计算所述第一相机与所述第二相机之间的第一相对位姿；控制所述第二相机和所述第三相机以分别捕获第二场景的第三图像和第四图像，所述第二场景包括所述第二重叠区域中的第二标定目标；基于所述第三图像中的所述第二标定目标和所述第四图像中的所述第二标定目标来计算所述第二相机与所述第三相机之间的第二相对位姿；基于所述第一相对位姿及所述第二相对位姿计算所述第一相机与所述第三相机之间的第三相对位姿；以及基于所述第一相对位姿、所述第二相对位姿和所述第三相对位姿来计算所述第一相机组的第一标定。