一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，該混合視覺系統(tǒng)包括Kinect攝像機(jī)和全景攝像機(jī)。所述標(biāo)定方法為：分別對Kinect攝像機(jī)的RGB攝像機(jī)和全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到RGB攝像機(jī)和全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)，并設(shè)置基于棋盤格的標(biāo)定板，創(chuàng)建棋盤格坐標(biāo)系；在空間中構(gòu)建一位于全景攝像機(jī)坐標(biāo)系前的虛擬攝像機(jī)投影平面，計(jì)算并得出虛擬攝像機(jī)投影平面到棋盤格坐標(biāo)系的變換矩陣，進(jìn)一步得到Kinect攝像機(jī)中的IR攝像機(jī)到全景攝像機(jī)的外參數(shù)。本發(fā)明能夠獲得Kinect攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和混合視覺系統(tǒng)的外參數(shù)，對標(biāo)定條件和混合視覺系統(tǒng)的空間配置關(guān)系要求低，使用靈活。
【專利說明】一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器視覺【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微軟發(fā)布的Kinect攝像機(jī)為實(shí)時(shí)獲取深度信息提供了便利。Kinect攝像機(jī)由RGB攝像機(jī)和IR深度攝像機(jī)組成。Kinect不僅價(jià)格低廉而且還能同時(shí)采集視場的深度圖和紋理圖。國內(nèi)外專家學(xué)者對Kinect攝像機(jī)的研究越來越關(guān)注,其中由Kinect攝像機(jī)和全景視覺構(gòu)成的混合視覺系統(tǒng)吸引了很多學(xué)者的關(guān)注。它集合了 Kinect攝像機(jī)實(shí)時(shí)獲取深度信息，成像清晰，分辨率大的優(yōu)點(diǎn)和全景攝像機(jī)視場大，獲取場景信息量大的長處，同時(shí)克服了 Kinect攝像機(jī)市場小和全景攝像機(jī)分辨率低的缺點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。在移動(dòng)機(jī)器人中，通常將全景攝像機(jī)安裝在機(jī)器人頂部，Kinect攝像機(jī)安裝在前端,實(shí)現(xiàn)如物體識另IJ、物體跟蹤、3D建模和姿態(tài)識別等功能?；旌弦曈X還在醫(yī)學(xué)上用于病人康復(fù)訓(xùn)練，手語識別和盲人引導(dǎo)系統(tǒng)等。
[0003]現(xiàn)有標(biāo)定方法存在如下缺點(diǎn):
[0004]1、對標(biāo)定條件要求過于苛刻?，F(xiàn)有的標(biāo)定方法對標(biāo)定板的位置有特殊的要求，如標(biāo)定板與攝像機(jī)軸線垂直，標(biāo)定板必須放于已知的理想位置；
[0005]2、用于求解外參數(shù)的優(yōu)化方法有一定局限性，需要合理的初值；
[0006]3、求解精度低。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，現(xiàn)在方法求解的攝像機(jī)之間與實(shí)際值的偏差量達(dá)到10mm，這將使重建結(jié)果產(chǎn)生較大誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺標(biāo)定方法，該方法對標(biāo)定條件和兩攝像機(jī)的空間配置關(guān)系要求低，使用靈活，標(biāo)定精度高，并且提高了標(biāo)定效率。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，首先對全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)，并設(shè)置基于棋盤格的標(biāo)定板，創(chuàng)建棋盤格坐標(biāo)系，在空間中構(gòu)建一位于全景攝像機(jī)坐標(biāo)系前的虛擬攝像機(jī)投影平面，計(jì)算得出虛擬攝像機(jī)投影平面到棋盤格坐標(biāo)系的變換矩陣，其特征在于:
[0009]所述對全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)的方法為:設(shè)全景攝像機(jī)的折反射鏡的上焦點(diǎn)為0m，下焦點(diǎn)為0。，所有入射光線均指向0m并且匯聚到0。上，將上焦點(diǎn)(^選作全景攝像機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立雙曲面鏡的方程，見下式:
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，首先對全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)，并設(shè)置基于棋盤格的標(biāo)定板，創(chuàng)建棋盤格坐標(biāo)系，在空間中構(gòu)建一位于全景攝像機(jī)坐標(biāo)系前的虛擬攝像機(jī)投影平面，計(jì)算得出虛擬攝像機(jī)投影平面到棋盤格坐標(biāo)系的變換矩陣，其特征在于:所述對全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)的方法為:設(shè)全景攝像機(jī)的折反射鏡的上焦點(diǎn)為om，下焦點(diǎn)為0。,所有入射光線均指向0m并且匯聚到0。上，將上焦點(diǎn)om選作全景攝像機(jī)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，建立雙曲面鏡的方程，見下式:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于:所述對RGB攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到RGB攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的方法如下:RGB攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)用一個(gè)3X3矩陣表示如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于:所述對全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到全景攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的方法的具體步驟如下:步驟S31:將標(biāo)定板環(huán)繞全景攝像機(jī)置于不同方位，并采集相應(yīng)的全景圖像，圖像的數(shù)目不少于8張；步驟S32:選擇鏡面類型、加載圖像，然后人工點(diǎn)擊獲取全景圖像的中心點(diǎn)和內(nèi)邊界，利用RANSAC算法優(yōu)化圓的參數(shù)，進(jìn)而估計(jì)全景攝像機(jī)主點(diǎn)坐標(biāo)；步驟S33:在全景圖像非半徑方向上提取至少3個(gè)共線的棋盤角點(diǎn)，利用共線點(diǎn)的直線約束估計(jì)焦距值；步驟S34:提取標(biāo)定圖片4個(gè)最靠外的內(nèi)角點(diǎn)，估計(jì)外參數(shù)；步驟S35:將空間棋盤角點(diǎn)投影到圖像上，獲得棋盤角點(diǎn)的像素坐標(biāo)；步驟S36:估計(jì)內(nèi)參數(shù)，并利用內(nèi)參數(shù)及上述獲得的外參數(shù)作為初始值，全局優(yōu)化，獲得最終的全景攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于Kinect攝像機(jī)的混合視覺系統(tǒng)標(biāo)定方法，其特征在于:分別對Kinect攝像機(jī)中的RGB攝像機(jī)以及全景攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，得到RGB攝像機(jī)以及全景攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)后，按如下步驟執(zhí)行，步驟S41:制作一塊格數(shù)為m2Xn2，單位尺寸為hXh的黑白棋盤格圖，作為標(biāo)定板B1，其中m2、n2、bl均為自然數(shù)；步驟S42:將標(biāo)定板B1正對全景攝像機(jī)放置，并保證棋盤格角點(diǎn)在RGB攝像機(jī)中均勻分布，清晰成像，然后建立棋盤格坐標(biāo)系；步驟S43:利用獲得的RGB攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)和標(biāo)定板B1對應(yīng)的的棋盤格坐標(biāo)系，獲得RGB攝像機(jī)坐標(biāo)系到棋盤格坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣凡和平移矩陣?\ ；步驟S44:在全景攝像機(jī)前，建立虛擬攝像機(jī)投影平面；步驟S45:求解RGB攝像機(jī)坐標(biāo)系到全景攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣T:
【文檔編號】G06T7/00GK103646394SQ201310606464
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】何炳蔚, 林昌 申請人:福州大學(xué)