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    重庆时时彩客户端投注: 一种基于KINECT摄像机的混合视觉系统标定方法.pdf

    摘要
    申请专利号:

    重庆时时彩单双窍门 www.4mum.com.cn CN201310606464.2

    申请日:

    2013.11.26

    公开号:

    CN103646394A

    公开日:

    2014.03.19

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06T 7/00申请日:20131126|||公开
    IPC分类号: G06T7/00 主分类号: G06T7/00
    申请人: 福州大学
    发明人: 何炳蔚; 林昌
    地址: 350108 福建省福州市闽侯县上街镇大学城学园路2号福州大学新区
    优先权:
    专利代理机构: 福州元创专利商标代理有限公司 35100 代理人: 蔡学俊
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201310606464.2

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.08.17|||2014.04.16|||2014.03.19

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法,该混合视觉系统包括Kinect摄像机和全景摄像机。所述标定方法为:分别对Kinect摄像机的RGB摄像机和全景摄像机进行标定,得到RGB摄像机和全景摄像机的内参数,并设置基于棋盘格的标定板,创建棋盘格坐标系;在空间中构建一位于全景摄像机坐标系前的虚拟摄像机投影平面,计算并得出虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵,进一步得到Kinect摄像机中的IR摄像机到全景摄像机的外参数。本发明能够获得Kinect摄像机内参数和混合视觉系统的外参数,对标定条件和混合视觉系统的空间配置关系要求低,使用灵活。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法,首先对全景摄像机进行标定,得到全景摄像机的内参数,并设置基于棋盘格的标定板,创建棋盘格坐标系,在空间中构建一位于全景摄像机坐标系前的虚拟摄像机投影平面,计算得出虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵,其特征在于:
    所述对全景摄像机进行标定,得到全景摄像机的内参数的方法为:设全景摄像机的折反射镜的上焦点为Om,下焦点为Oo,所有入射光线均指向Om并且汇聚到Oo上,将上焦点Om选作全景摄像机坐标系的原点,建立双曲面镜的方程,见下式:
    (Z+c)2a2-X2+Y2b2=1,]]>
    上式中,a、b和c为双曲面镜的参数,满足a2+b2=c2;
    在全景摄像机坐标系下,设空间点P在双曲面镜的交点坐标为[Xm Ym Zm]T;它在全景摄像机图像平面的成像过程可以用下式来表示:
    (Zm+2c)uovo1=kxoβou0o0kyov0o001YmXmZm+2c,]]>
    上式中,kxoβou0o0kyov0o001]]>为全景摄像机配备的摄像机的内参数矩阵,[uo vo]T为点[Xm Ym Zm]T的投影点坐标;
    所述虚拟摄像机投影平面的投影模型为:
    λuvvv1=Kv[Rv|Tv]XwYwZw1,]]>
    上式中[Xw Yw Zw]T为棋盘角点在世界坐标系中的坐标,[uv vv 1]T为其投影点的像素坐标,[Rv|Tv]为虚拟摄像机坐标系与世界坐标系的外参数矩阵,投影点的归一化坐标值只与外参数有关系,与内参数无关;
    所述混合视觉系统还包括Kinect摄像机,所述Kinect摄像机包括RGB摄像机和IR摄像机;
    所述混合视觉系统标定方法,还包括如下步骤,
    步骤S1:对RGB摄像机进行标定,得到RGB摄像机的内参数;
    步骤S2:在RGB摄像机的不同方位,摆放标定板,并创建各个方位的标定板对应的棋盘格坐标系,计算出RGB摄像机坐标系到棋盘格坐标系的变换矩阵;
    步骤S3:根据上述虚拟摄像机投影平面到棋盘格坐标系的变换矩阵,获得RGB摄像机坐标系到全景摄像机坐标系的变换矩阵,并计算得到RGB摄像机到全景摄像机的外参数;
    步骤S4:根据RGB摄像机坐标系和IR摄像机坐标系的变换矩阵,获得IR摄像机到RGB摄像机外参数,并根据步骤S3得到的RGB摄像机到全景摄像机的外参数,计算得到IR摄像机到全景摄像机的外参数。

    2.  根据权利要求1所述一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法,其特征在于:所述对RGB摄像机进行标定,得到RGB摄像机内参数的方法如下:
    RGB摄像机的内参数用一个3×3矩阵表示如下:
    KR=kx0Ox0kyOy001,]]>
    其中kx和ky分别是RGB摄像机沿水平、垂直方向的像素焦距,Ox和Oy分别为RGB摄像机中心轴线在图像平面的投影点坐标;
    制作一块格数为m1×n1,单位尺寸为a1×a1的黑白棋盘格图,作为标定板A1,其中,m1、n1、a1均为自然数;标定时,依次拍摄不同方位摆放的标定板A1图像,然后提取各张图像上的棋盘角点坐标,结合已知的角点世界坐标,利用奇异值分解法计算各个方位棋盘格坐标系到RGB摄像机坐标系的单应矩阵;再联立各个方位的投影方程,通过因式变换和奇异值分解计算得到RGB摄像机坐标系到各个方位棋盘格坐标系的外参数;然后利用LM优化方法,以投影点误差最小为目标,对得到的内参数和外参数进行优化,获得最终的RGB摄像机内参数和外参数。

    3.  根据权利要求1所述一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法,其特征在于:所述对全景摄像机进行标定,得到全景摄像机内参数的方法的具体步骤如下:
    步骤S31:将标定板环绕全景摄像机置于不同方位,并采集相应的全景图像,
    图像的数目不少于8张;
    步骤S32:选择镜面类型、加载图像,然后人工点击获取全景图像的中心点和内边界,利用RANSAC算法优化圆的参数,进而估计全景摄像机主点坐标(u0o,v0o);
    步骤S33:在全景图像非半径方向上提取至少3个共线的棋盘角点,利用共线点的直线约束估计焦距值;
    步骤S34:提取标定图片4个最靠外的内角点,估计外参数;
    步骤S35:将空间棋盘角点投影到图像上,获得棋盘角点的像素坐标;
    步骤S36:估计内参数,并利用内参数及上述获得的外参数作为初始值,全局优化,获得最终的全景摄像机内参数。

    4.  根据权利要求1所述一种基于Kinect摄像机的混合视觉系统标定方法,其特征在于:分别对Kinect摄像机中的RGB摄像机以及全景摄像机进行标定,得到RGB摄像机以及全景摄像机的内参数后,按如下步骤执行,
    步骤S41:制作一块格数为m2×n2,单位尺寸为b1×b1的黑白棋盘格图,作为标定板B1,其中m2、n2、b1均为自然数;
    步骤S42:将标定板B1正对全景摄像机放置,并保证棋盘格角点在RGB摄像机中均匀分布,清晰成像,然后建立棋盘格坐标系;
    步骤S43:利用获得的RGB摄像机的内参数和标定板B1对应的的棋盘格坐标系,获得RGB摄像机坐标系到棋盘格坐标系的旋转矩阵R1和平移矩阵T1;
    步骤S44:在全景摄像机前,建立虚拟摄像机投影平面;
    步骤S45:求解RGB摄像机坐标系到全景摄像机坐标系的旋转矩阵R和平移矩阵T:
    R=R1R2-1T=T1-R1R2-1T2;]]>
    步骤S46:求解IR摄像机坐标系到全景摄像机坐标系的旋转矩阵Ri和平移矩阵Ti:
    Ri=R1R2-1Ti=Ti2r-T,]]>
    其中,全景摄像机坐标系到棋盘格坐标系的旋转矩阵为R2,平移矩阵为T2,Ti2r为Kinect摄像机中RGB摄像机坐标系和IR摄像机坐标系之间的平移矩阵。

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    一种 基于 KINECT 摄像机 混合 视觉 系统 标定 方法
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