[发明专利]一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法

权利要求书

1.一种基于正交编码条纹的多摄像机全局标定方法，其特征在于：具体包括以下步骤，

步骤S1：设计编码序列，并根据编码序列将若干个编码点嵌入到正交条纹中，生成正交编码条纹I(x,y)；然后将正交编码条纹显示于液晶屏幕上或打印于白色平面板上，作为相位标靶；

步骤S2：将多摄像机系统中与其他摄像机的视场重叠较多的摄像机选为基准摄像机，以该基准摄像机坐标系建立全局坐标系，其中根据摄像机的视场重叠度大小，将多摄像机中重叠度较多的两两摄像机划分为一组；

步骤S3：分别进行两两摄像机的局部标定，将正交编码条纹置于两摄像机视场范围之内，两摄像机中包括一个基准摄像机或已完成局部标定的摄像机；改变正交编码条纹的摆放方位，每个摆放方位下利用两摄像机采集一组正交编码条纹图像I_a(u,v),I_b(u,v)，至少拍摄三组图像；

步骤S4：对于一个正交编码条纹图像I(u,v)，计算其在水平/垂直方向上的绝对展开相位Φ_u(u,v),Φ_v(u,v)；

步骤S5：根据绝对展开相位Φ_u(u,v),Φ_v(u,v)，建立正交编码条纹图像I(u,v)中每个像素点的图像坐标(u,v)和世界坐标(X,Y,Z)的一一映射关系；建立摄像机投影方程，求解出两摄像机的内部参数和外部参数；

步骤S6:重复步骤S3-S5，直到多摄像机系统中每个摄像机都完成了局部标定；最后利用两两摄像机间的外部参数，将所有摄像机统一至全局坐标系下，实现多摄像机系统的全局标定；

所述步骤S1中，嵌入编码点之前的正交编码条纹的标靶强度可表示为：

I(x,y)＝0.5+0.25cos(2πx/p_x)+0.25cos(2πy/p_y)

其中(x,y)表示标靶坐标；p_x和p_y分别表示水平/垂直方向上的条纹周期；嵌入编码点之前的正交编码条纹图像强度可表示为：

I(u,v)＝A(u,v)+B_u(u,v)cos[φ_u(u,v)]+B_v(u,v)cos[φ_v(u,v)]

其中(u,v)表示图像坐标；A(u,v)表示背景强度；B_u(u,v)和B_v(u,v)分别表示水平/垂直方向上的调制强度；

所述步骤S3中，两两摄像机的局部标定，两摄像机视场部分重叠或没有重叠，但两摄像机均可以采集到正交编码条纹的部分图像或全部图像；

所述步骤S4具体包括以下步骤，

步骤S41：对正交编码条纹图像I(u,v)进行傅里叶分析，分别计算出水平/垂直方向上的截断相位φ_u(u,v),φ_v(u,v)；

步骤S42：分别对截断相位φ_u(u,v),φ_v(u,v)进行局部相位展开，计算出水平/垂直方向上的局部展开相位Φ′_u(u,v),Φ′_v(u,v)；

步骤S43：根据截断相位φ_u(u,v),φ_v(u,v)和局部展开相位Φ′_u(u,v),Φ′_v(u,v)的数学关系，分别求解出水平/垂直方向上的局部条纹级次k_u′(u,v),k_v′(u,v)；

步骤S44：对正交编码条纹图像I(u,v)进行中值滤波，得到滤波后的图像I′(u,v)，滤除正交编码条纹图像I(u,v)中的编码点；

步骤S45：将正交编码条纹图像I(u,v)减去滤波后的图像I′(u,v)，然后将相减图像进行二值化，提取到编码点图像H(u,v)；

步骤S46：根据编码点图像H(u,v)对局部条纹级次k_u′(u,v),k_v′(u,v)进行校正，获得水平/垂直方向上的绝对条纹级次k_u(u,v),k_v(u,v)；

步骤S47：结合截断相位φ_u(u,v),φ_v(u,v)和绝对条纹级次k_u(u,v),k_v(u,v)，计算出绝对展开相位Φ_u(u,v),Φ_v(u,v)。