[发明专利]一种无公共视场的相机外参标定方法

说明书

本发明公开了一种无公共视场的相机外参标定方法，两部相机的相对位置固定，其分别采集标定板不同区域的图像，两区域之间无交集；计算区域一中标记点和编码点的二维图像坐标、解算初始RT，利用初始RT建立区域一中标记点二维坐标与三维坐标之间的对应关系；并建立共线性约束方程；采用相同的方法，对相机二获取的区域二图像进行处理，建立共线性约束方程；结合，¹RT_w＝¹RT₂ײRT_w；变换拍摄位姿关系，每变换一次，两个相机分别采集标定板的图像，完成所有位姿的拍摄后，联立共线性约束方程，求解出相机一和相机二之间的外参¹RT₂；本方法可以实现自动化、高精度的无公共视场相机间外参标定。

技术领域

本发明涉及相机标定领域，具体涉及一种无公共视场的相机外参标定方法。

背景技术

相机标定是视觉测量与检测领域的关键技术之一，精确的相机标定结果是保证视觉测量和检测结果准确可靠的前提；其中双目相机被广泛应用于三维测量领域，其主要利用两相机的公共视场，在公共视场中设置控制点，利用外部三维坐标测量装置测量控制点三维坐标或者给定基准距离长度，带入双目立体视觉模型求解双目相机外参；但在大尺寸工件测量或检测场景下，两个相机的结构不构成双目立体模型，没有公共视场，此时，两个相机无法拍到同一区域，无法在公共视场设置控制点，现有标定方法无法进行两相机外参标定。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种无公共视场的相机外参自动化标定方法，本方法利用标记点二维-三维点对、相机内参、两相机与世界坐标系的转换关系，构建共线性约束方程；通过变换不同位姿，构建一系列共线性约束方程，结合两相机之间的外参与单相机与世界坐标系之间的转换关系，通过联立共线性约束方程(一系列的方程组)，能够同时求得¹RT_w、²RT_w和¹RT₂，准确得到两相机之间的外参¹RT₂；本方法可以实现自动化、高精度的无公共视场相机间外参标定。

一种无公共视场的相机外参标定方法，预先定义世界坐标系并记录标定板中各个标记点和编码点的空间三维坐标、标定相机一和相机二的内参；

两部相机的相对位置固定，其分别采集标定板不同区域的图像，记为区域一和区域二，所述区域一和区域二内均包含有多个标记点和编码点，两区域之间无交集；

利用以下方法，求解相机一和相机二之间的外参¹RT₂：

S1、对相机一获取的区域一图像进行以下处理：

计算区域一中标记点和编码点的二维图像坐标；

利用编码点的二维图像坐标和空间三维坐标解算相机一与世界坐标系之间的初始RT，利用初始RT建立区域一中标记点二维图像坐标与空间三维坐标之间的对应关系；

并利用对应关系，建立共线性约束方程：

其中，(x_p,y_p)为第p个标记点二维图像坐标；p＝1,2……n，n表示区域一中标记点的总数；(X_p,Y_p,Z_p)为第p个标记点的空间三维坐标；

(x₀₁,y₀₁,c₁,Δx₁,Δy₁)为相机一的内参；(x₀₁,y₀₁)表示图像主点坐标，c₁表示相机一的有效焦距，(Δx₁,Δy₁)表示图像主点坐标水平和竖直方向的偏移量；