[发明专利]一种无重叠视场多相机外参数标定方法、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种无重叠视场多相机外参数标定方法、设备及存储介质，该标定方法将两个工具相机、两个待标定相机和两个平面靶标之间的空间位姿转换关系分开标定，最终通过局部坐标系之间相互转换获得两个待标定相机之间的外部参数；特别的在标定两个工具相机之间的位姿转换关系时，仅需通过粒子群算法优化平移参数和旋转参数即可获得。本发明优化参数少，使得实际操作更简单，标定精度更高。

技术领域

本发明涉及多相机外参数标定技术领域，具体涉及一种无重叠视场多相机外参数标定方法、设备及存储介质。

背景技术

多相机坐标测量系统面临的首要问题是标定各相机局部坐标系与系统整体坐标系之间的转换关系，才能将多个相机局部坐标系下的测量结果统一到系统整体坐标系之内。通常会选择系统中某一个相机作为基准相机，该相机坐标系视为系统整体坐标系，这时需要准确标定系统中其他相机与基准相机的外参数。多相机坐标测量系统的外参数标定主要分为有公共视场和无公共视场两种情况。有公共视场情况下的外参数标定方法相对较为成熟，而当相机之间无公共视场时，由于无法进行特征点匹配，常规外参数标定方法不再适用。虽然可以在整个测量区域内布置多个控制点，同时使用双经纬仪或激光跟踪仪等精密测量设备将这些控制点统一到相同坐标系下。但是该方法需要布设大量的控制点，部分测量场景难以满足该条件，而且该方法具有作业强度大，工作效率低等缺点。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种无重叠视场多相机外参数标定方法、设备及存储介质，能够实现操作简单，标定精度高。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明的第一方面，提供了一种无重叠视场多相机外参数标定方法，包括步骤：

在保证第一平面靶标和第二平面靶标的空间位姿不变、所述第一平面靶标位于第一待标定相机和第一工具相机的视场内、以及所述第二平面靶标位于第二待标定相机和第二工具相机的视场内的条件下，使所述第一工具相机从多个角度拍摄所述第一平面靶标，得到多张第一图像，使所述第二工具相机从多个角度拍摄所述第二平面靶标，得到多张第二图像，其中，所述第一工具相机和所述第二工具相机是固定连接在一起进行拍摄；

基于所述多张第一图像和所述多张第二图像，计算得到所述第一工具相机在不同位姿时相对于所述第一平面靶标的第一坐标系转换关系，以及所述第二平面靶标相对不同位姿下的所述第二工具相机的第二坐标系转换关系；

基于所述第一坐标系转换关系、所述第二坐标转换关系以及所述第一平面靶标与所述第二平面靶标的空间位姿固定不变，通过非线性优化方法计算所述第一工具相机和所述第二工具相机在不同位姿时，所述第一工具相机和所述第二工具相机之间最优的第一位姿转换关系；

在保证所述第一工具相机和所述第二工具相机的相对位姿不变、所述第一平面靶标位于所述第一待标定相机和所述第一工具相机的视场内、以及所述第二平面靶标位于所述第二待标定相机和所述第二工具相机的视场内的条件下，移动所述第一平面靶标和所述第二平面靶标，并使所述第一工具相机和所述第一待标定相机分别拍摄移动位置后的所述第一平面靶标，分别得到多张第三图像和多张第四图像，使所述第二工具相机和所述第二待标定相机分别拍摄移动位置后的所述第二平面靶标，分别得到多张第五图像和多张第六图像；

基于所述多张第三图像和所述多张第四图像，计算得到所述第一待标定相机与所述第一工具相机之间的第二位姿转换关系；

基于所述多张第五图像和所述多张第六图像，计算得到所述第二待标定相机与所述第二工具相机之间的第三位姿转换关系；

基于所述第一位姿转换关系、所述第二位姿转换关系以及所述第三位姿转换关系，计算得到所述第一待标定相机与所述第二待标定相机之间的位姿转换关系。