專利名稱：一種環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種通過對(duì)環(huán)形攝像機(jī)陣列進(jìn)行分組校 準(zhǔn)從而簡(jiǎn)單精確得到其內(nèi)外參數(shù)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
攝像機(jī)校準(zhǔn)是3D計(jì)算機(jī)視覺中不可或缺的一步。通過對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行校準(zhǔn)，可以得到 其內(nèi)、外參數(shù)，從而可以從多幅圖像計(jì)算出場(chǎng)景的三維結(jié)構(gòu)。攝像機(jī)校準(zhǔn)是各種三維重建 技術(shù)的基礎(chǔ)，精確的校準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)精確重構(gòu)的前提，有了精確的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，可以精確地重構(gòu) 三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)任意視點(diǎn)的觀看。一般環(huán)形攝像機(jī)陣列的校準(zhǔn)系統(tǒng)包括采集服務(wù)器、控制服務(wù)器、校準(zhǔn)板、攝像機(jī)陣 列、網(wǎng)線等。上述系統(tǒng)的校準(zhǔn)方法通常是攝像機(jī)不動(dòng)，拍攝校準(zhǔn)板變換的不同姿態(tài)位置(pose)，然后通過特征點(diǎn)匹配計(jì)算攝像機(jī)內(nèi)參矩陣和外參矩陣，具體計(jì)算如下攝像機(jī)平面上的點(diǎn)m = [w， v]t與三維立體空間中任何一 點(diǎn)M - [Z， L Z]7"之間有如下關(guān)系<formula>formula see original document page 4</formula>(1)其中，u、 v為攝像機(jī)平面兩個(gè)軸上的坐標(biāo)；X、 Y、 Z為世界坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；s為任 一尺度因子；[R t稱為外參矩陣(包括旋轉(zhuǎn)R和平移t)，外參矩陣將世界坐標(biāo)系和攝 像機(jī)坐標(biāo)系(以攝像機(jī)主點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系)聯(lián)系起來；A稱為內(nèi)參矩陣，且<formula>formula see original document page 4</formula>(2)其中，(u。,v。)是攝像機(jī)主點(diǎn)的坐標(biāo)；"和/9分別是u軸和v軸的尺度因子；^是扭曲參數(shù)。設(shè)有J種校準(zhǔn)板平面M的姿態(tài)位置為^(j-l,…，J)，則校準(zhǔn)板上一點(diǎn)的空間位置和在 板上的二維坐標(biāo)位置有如下關(guān)系<formula>formula see original document page 5</formula>式中，p纟和qJ是平行于^平面上水平軸和垂直軸的單位三維矢量，^是表示該平面原點(diǎn)位置的三維矢量。 于是有，<formula>formula see original document page 5</formula>因此，只需找8對(duì)以上的特征點(diǎn)求解單應(yīng)矩陣H、從而可求解攝像機(jī)投影矩陣P，進(jìn)而可得攝像機(jī)內(nèi)參和外參。對(duì)于一個(gè)多攝像機(jī)陣列，如果對(duì)每個(gè)攝像機(jī)單獨(dú)采用如上的方法進(jìn)行校準(zhǔn)，不僅復(fù)雜 而且會(huì)有攝像機(jī)間位置關(guān)系估計(jì)不準(zhǔn)確等問題，現(xiàn)有的解決方法可以對(duì)多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行聯(lián)合校準(zhǔn)，聯(lián)合單應(yīng)矩陣W為<formula>formula see original document page 5</formula>式中，H/表示第i個(gè)攝像機(jī)第j種pose的單應(yīng)矩陣；P,為第i個(gè)攝像機(jī)的投影矩陣；為第j個(gè)pose的矢量矩陣。如果所有單應(yīng)矩陣都可以求解，則可以用奇異值分解的方法求解攝像機(jī)投影矩陣和校準(zhǔn)板平面的矢量矩陣。但是，并不是所有攝像機(jī)都可以拍攝到校準(zhǔn)板平面的所有pose。對(duì)于不能拍攝到posej的攝像機(jī)i， H/是空缺的。雖然可以借助其他攝像機(jī)(參考攝像機(jī))求解，H/=H/'(H;0—力/:(其中，參考攝像機(jī)應(yīng)至少和所求攝像機(jī)有公共的一個(gè)校準(zhǔn)板姿態(tài)位置視野)，但是并不是每個(gè)攝像機(jī)都能找到這樣一個(gè)參考攝像機(jī)，而且如果相關(guān)性差， 則求解的準(zhǔn)確性會(huì)大大降低。因此，可以對(duì)環(huán)形攝像機(jī)陣列進(jìn)行分組校準(zhǔn)，然后再將各組 統(tǒng)一起來。 一般的分組方法是將臨近的幾個(gè)攝像機(jī)分為一組，并盡量和同一個(gè)采集服務(wù)器 相連，由該服務(wù)器做校準(zhǔn)的計(jì)算。但是這種方法很難做到最優(yōu)分組，而且計(jì)算集中在了各 個(gè)采集服務(wù)器上，對(duì)采集服務(wù)器的性能要求提高
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服當(dāng)前攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)方法的缺陷，提出一種環(huán)形攝像機(jī)陣列校 準(zhǔn)裝置及其方法。本發(fā)明通過對(duì)攝像機(jī)陣列進(jìn)行合理分組,使得每組中的聯(lián)合單應(yīng)矩陣無 空缺現(xiàn)象，保證校準(zhǔn)精度?？蓪?shí)現(xiàn)精確地重構(gòu)三維場(chǎng)景，任意視點(diǎn)的觀看。本發(fā)明的環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括一個(gè)校準(zhǔn)板、攝像機(jī)陣列、多個(gè)采集服務(wù)器、 一個(gè)校準(zhǔn)服務(wù)器以及網(wǎng)線；其特征在于；該校準(zhǔn)板，放置在環(huán)形場(chǎng)中心處并可進(jìn)行各種位置姿態(tài)(pose)的變換(包括旋轉(zhuǎn)和 平移)；該攝像機(jī)陣列以任意朝向任意間隔在環(huán)形場(chǎng)周邊分布，用于拍攝校準(zhǔn)板的各種位置姿態(tài)；該多個(gè)采集服務(wù)器,用于采集所述攝像機(jī)陣列拍攝的校準(zhǔn)板的各種位置姿態(tài)的圖像并 行地進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)得到各圖像的單應(yīng)矩陣； '一個(gè)校準(zhǔn)服務(wù)器，用于控制采集服務(wù)器、接收采集服務(wù)器發(fā)送的單應(yīng)矩陣并完成攝像 機(jī)陣列的校準(zhǔn)；各部件的連接關(guān)系為該攝像機(jī)陣列中的數(shù)個(gè)攝像機(jī)通過USB或者1394 口連接到一 個(gè)采集服務(wù)器，校準(zhǔn)服務(wù)器和各采集服務(wù)器之間用以太網(wǎng)相連。 本方法采用的校準(zhǔn)板為國(guó)際上較為通用的校準(zhǔn)板。 本發(fā)明提出的上述環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)方法包括以下步驟1) 在環(huán)形場(chǎng)中設(shè)有n個(gè)攝像機(jī)，n為正整數(shù)，且使所有攝像機(jī)時(shí)間同步；2) 將設(shè)置在環(huán)形場(chǎng)中的校準(zhǔn)板進(jìn)行m種位置姿態(tài)(pose)的變換，m為正整數(shù)，全 部攝像機(jī)對(duì)每種位置姿態(tài)，同時(shí)進(jìn)行拍攝，每個(gè)攝像機(jī)采集一幅該位置姿態(tài)的圖像；3) 多個(gè)采集服務(wù)器分別對(duì)其所有采集到的圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到的角點(diǎn)計(jì)算每個(gè)攝像機(jī)的單應(yīng)矩陣H/ (若檢測(cè)不到角點(diǎn)，則該攝像機(jī)相對(duì)該位置姿態(tài)的單應(yīng)矩陣H/空缺)傳輸給校準(zhǔn)服務(wù)器；其中i為攝像機(jī)號(hào)，j為校準(zhǔn)板姿態(tài)序號(hào)；4) 校準(zhǔn)服務(wù)器根據(jù)接收到的單應(yīng)矩陣確定每個(gè)攝像機(jī)可以檢測(cè)到的pose;以兩兩攝 像機(jī)之間可以檢測(cè)到的公共pose數(shù)為其之間的關(guān)系權(quán)重；5) 將攝像機(jī)陣列優(yōu)化分組，使每組中聯(lián)合單應(yīng)矩陣無空缺現(xiàn)象； 具體的分組方法包括以下步驟51)將n個(gè)攝像機(jī)分為i組(i從l開始)，52) 首先看各組中兩攝像機(jī)的關(guān)系^l重是否滿足進(jìn)行一定精度校準(zhǔn)的條件，即兩攝 像機(jī)公共檢測(cè)到的pose數(shù)》t(t為該精度下校準(zhǔn)所需的最少公共pose數(shù))；如果不滿足 則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn)步驟55)，否則轉(zhuǎn)步驟53)，53) 査看組與組之間相鄰攝像機(jī)之間的權(quán)重是否至少有i-1對(duì)滿足公共pose數(shù)》t; 如果不滿足則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn)步驟55)，否則轉(zhuǎn)步驟54)，54) 計(jì)算并記錄所有組的組內(nèi)攝像機(jī)的權(quán)重和之和v^，55) 如果所有分法沒有遍歷完(共有《種)，則繼續(xù)進(jìn)行下一種分法，重復(fù)步驟52)-54);否則轉(zhuǎn)步驟56)，56) 若所有的,-O則分組數(shù)i加l,重復(fù)步驟52) -55);否則，轉(zhuǎn)步驟57),57) 比較M^，取使v^最大的j分法為優(yōu)化分組的結(jié)果；6) 對(duì)每組攝像機(jī)分別進(jìn)行組內(nèi)聯(lián)合校準(zhǔn)，得到各攝像機(jī)的內(nèi)參和以該組某一攝像機(jī) 為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；然后通過校準(zhǔn)組與組之間相鄰的兩個(gè)攝像機(jī)，將各組的外參 統(tǒng)一為以同一攝像機(jī)為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；7) 用LM(Levenberg-Marquardt)非線性迭代優(yōu)化算法最小化誤差的平方和，優(yōu)化校 準(zhǔn)參數(shù)；即通過最小化函數(shù)<formula>formula see original document page 7</formula>得到攝像機(jī)陣列內(nèi)外參數(shù)的最大似然估計(jì)，其中，i為攝像機(jī)號(hào)，j為校準(zhǔn)板姿態(tài)序號(hào)， n為角點(diǎn)號(hào)。本發(fā)明的系統(tǒng)具有的特點(diǎn)如下1、 簡(jiǎn)單易操作，通用性強(qiáng)。2、 不要求攝像機(jī)的擺放位置(可以不均勻擺放)和朝向。3、 多個(gè)采集服務(wù)器并行地進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，充分利用可用資源，速度快。4、 采集服務(wù)器和校準(zhǔn)服務(wù)器之間的通訊簡(jiǎn)單，且由于只需傳輸單應(yīng)矩陣，因此數(shù)據(jù)量 小，傳輸速度快。5、 校準(zhǔn)計(jì)算主要集中在校準(zhǔn)服務(wù)器上，對(duì)采集服務(wù)器的性能要求并不高，因此，整個(gè) 系統(tǒng)只需一臺(tái)性能要求較高的服務(wù)器即校準(zhǔn)服務(wù)器，而對(duì)其他多臺(tái)采集服務(wù)器的性能要求 較低，從而節(jié)省了成本。
本發(fā)明的方法具有如下特點(diǎn)1、 程序簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。2、 分組自動(dòng)優(yōu)化進(jìn)行，節(jié)省了人力。3、 通過分組校準(zhǔn)，使聯(lián)合單應(yīng)矩陣無空缺現(xiàn)象，最大限度地利用了角點(diǎn)信息，為后續(xù)的LM(Levenberg-Marquardt)非性優(yōu)化算法提供 一 個(gè)較優(yōu)的初始值。使用 LM(Levenberg-Marquardt)非線性優(yōu)化算法進(jìn)一步對(duì)初始值進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，得到精確的標(biāo) 定參數(shù)，RMS (Root-Mean-Square)均方根誤差為0. 5象素左右。 本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)精確地重構(gòu)三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)任意視點(diǎn)的觀看。 本發(fā)明也基本適用于其它形狀類型的攝像機(jī)陣列。


圖1為本發(fā)明環(huán)形系統(tǒng)的攝像機(jī)陣列拓?fù)涫疽鈭D舉例。 圖2為本發(fā)明確定分組的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出了一種環(huán)形攝像機(jī)陣列分組校準(zhǔn)方法，結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明如下 本實(shí)施例的環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)包括由環(huán)形分布的24個(gè)攝像機(jī)組成的陣列，6臺(tái)采集服務(wù)器，l臺(tái)校準(zhǔn)服務(wù)器，校準(zhǔn)板采用國(guó)際上較為通用的紙板。本實(shí)施例的校準(zhǔn)服務(wù)器配置CPU: Intel PIV dual-3.0GHz內(nèi)存 1G操作系統(tǒng) Windows XP控制程序BBNC Control Server 本實(shí)施例中的采集服務(wù)器的配置CPU: Intel PIV 2.8GHz內(nèi)存 512M操作系統(tǒng) Windows XP采集程序 BBNC Multicapture 本實(shí)施例中，每臺(tái)采集服務(wù)器通過1394連接口連接4個(gè)攝像機(jī)。共24個(gè)攝像機(jī)連接 于6臺(tái)采集服務(wù)器上。采集服務(wù)器和校準(zhǔn)服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)為千兆以太網(wǎng)。 本實(shí)施例的環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)方法的步驟如下1) 6臺(tái)采集服務(wù)器與校準(zhǔn)服務(wù)器建立TCP/IP連接校準(zhǔn)服務(wù)器監(jiān)聽從采集服務(wù)器發(fā)
來的TCP/IP連接請(qǐng)求；6臺(tái)采集服務(wù)器夯別向校準(zhǔn)服務(wù)器發(fā)出TCP/IP連接請(qǐng)求；校準(zhǔn)服務(wù)器收到采集服務(wù)器的連接請(qǐng)求后和6臺(tái)采集服務(wù)器建立TCP/IP連接;使24個(gè)攝像機(jī)時(shí) 間同步；2) 在環(huán)形場(chǎng)中將校準(zhǔn)板擺放64種位置姿態(tài)(pose)，對(duì)每種pose，全部攝像機(jī)進(jìn)行 同時(shí)拍攝采集；具體方法是校準(zhǔn)服務(wù)器向6臺(tái)采集服務(wù)器發(fā)送同步時(shí)間戳(以毫秒為單 位)，各臺(tái)采集服務(wù)器收到時(shí)間戳后用該時(shí)間戳更新本機(jī)時(shí)間戳，完成6臺(tái)采集服務(wù)器的 時(shí)間戳同步；然后，采集服務(wù)器通知校準(zhǔn)服務(wù)器同步操作完成。在環(huán)形場(chǎng)中擺好校準(zhǔn)板的 一個(gè)pose，校準(zhǔn)服務(wù)器向6臺(tái)采集服務(wù)器發(fā)送采集圖像的時(shí)間戳(以毫秒為單位)；6臺(tái) 采集服務(wù)器收到該采集圖像的時(shí)間戳后，且當(dāng)采集服務(wù)器時(shí)間戳達(dá)到該采集圖像時(shí)間戳 時(shí)，每臺(tái)采集服務(wù)器控制與其相連的4個(gè)攝像頭進(jìn)行同步采集，—并將圖像存入與其相應(yīng)的 文件夾；6臺(tái)采集PC通知校準(zhǔn)服務(wù)器采集完成，校準(zhǔn)服務(wù)器繼續(xù)控制采集下一個(gè)pose;3) 所有的64種pose采集完成后，6個(gè)采集服務(wù)器分別對(duì)其所有采集到的圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，計(jì)算第i個(gè)攝像機(jī)相對(duì)第j個(gè)pose的單應(yīng)矩陣H/ ，將可以正確檢測(cè)并計(jì)算的單應(yīng)矩陣傳輸給校準(zhǔn)服務(wù)器；4) 校準(zhǔn)服務(wù)器根據(jù)接收到的單應(yīng)矩陣確定每個(gè)攝像機(jī)可以檢測(cè)到的位置姿態(tài)，以每 個(gè)攝像機(jī)為頂點(diǎn)，兩兩攝像機(jī)之間以邊相連(相鄰攝像機(jī)之間的邊為圓弧)，畫出拓?fù)鋱D(圖l表示了以8個(gè)攝像機(jī)為例畫出的拓?fù)鋱D)，每條邊的權(quán)重為該邊所連接的兩個(gè)攝像 機(jī)之間可以檢測(cè)到的公共位置姿態(tài)(pose)數(shù)；5) 將攝像機(jī)陣列自動(dòng)優(yōu)化分組，使每組中聯(lián)合單應(yīng)矩陣無空缺現(xiàn)象；具體的分組方 法流程如圖2所示51) 將64個(gè)攝像機(jī)分為i組(i從1開始)，52) 首先看各組中兩攝像機(jī)的關(guān)系權(quán)重是否滿足進(jìn)行一定精度校準(zhǔn)的條件，即公共 pose數(shù)》t(t為該精度下校準(zhǔn)所需的最少公共pose數(shù))；如果不滿足則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn) 步驟55),否則轉(zhuǎn)步驟53)，53) 査看組與組之間相鄰攝像機(jī)之間的權(quán)重是否至少有i-1對(duì)滿足公共pose數(shù)》t; 如果不滿足則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn)步驟55)，否則轉(zhuǎn)步驟54)，54) 計(jì)算并記錄所有組的組內(nèi)攝像機(jī)的權(quán)重和之和^.，55) 如果所有分法沒有遍歷完(共有C^種)，則繼續(xù)嘗試進(jìn)行下一種分法，重復(fù)步 驟52) -54);否則轉(zhuǎn)步驟56)，
56) 若所有的^-0則分組數(shù)i加l，重復(fù)步驟52) -55);否則，轉(zhuǎn)步驟57)，57) 取使^.最大的j分法為優(yōu)化分組的結(jié)果；6) 對(duì)每組攝像機(jī)分別進(jìn)行組內(nèi)聯(lián)合校準(zhǔn)，得到各攝像機(jī)的內(nèi)參和以該組某一攝像機(jī) 為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；然后通過校準(zhǔn)組與組之間相鄰的兩個(gè)攝像機(jī)，將各組的外參統(tǒng)一 為以同一攝像機(jī)為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；7) 用LM(Levenberg-Marquardt)非線性迭代優(yōu)化算法最小化誤差的平方和，優(yōu)化校 準(zhǔn)參數(shù)。即通過最小化函數(shù)
<formula>formula see original document page 10</formula>(7) 得到攝像機(jī)陣列內(nèi)外參數(shù)的最大似然估計(jì)。其中，i為攝像機(jī)號(hào)，j為校準(zhǔn)板姿態(tài)序號(hào)，n 為角點(diǎn)號(hào)。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括一個(gè)校準(zhǔn)板、攝像機(jī)陣列、多個(gè)采集服務(wù)器、一個(gè)校準(zhǔn)服務(wù)器以及網(wǎng)線；其特征在于；該校準(zhǔn)板，放置在環(huán)形場(chǎng)中心處并可進(jìn)行各種位置姿態(tài)的變換；該攝像機(jī)陣列以任意朝向任意間隔在環(huán)形場(chǎng)周邊分布，用于拍攝校準(zhǔn)板的各種位置姿態(tài)；該多個(gè)采集服務(wù)器，用于采集所述攝像機(jī)陣列拍攝的校準(zhǔn)板的各種位置姿態(tài)的圖像并行地進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)得到各圖像的單應(yīng)矩陣；一個(gè)校準(zhǔn)服務(wù)器，用于控制采集服務(wù)器、接收采集服務(wù)器發(fā)送的單應(yīng)矩陣并完成攝像機(jī)陣列的校準(zhǔn)；各部件的連接關(guān)系為該攝像機(jī)陣列中的數(shù)個(gè)攝像機(jī)通過USB或者1394口連接到一個(gè)采集服務(wù)器，校準(zhǔn)服務(wù)器和各采集服務(wù)器之間用以太網(wǎng)相連。
2、 一種采用如權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括 以下步驟1) 在環(huán)形場(chǎng)中設(shè)有n個(gè)攝像機(jī)，n為正整數(shù)，且使所有攝像機(jī)時(shí)間同步；2) 將設(shè)置在環(huán)形場(chǎng)中的校準(zhǔn)板進(jìn)行m種位置姿態(tài)的變換，m為正整數(shù)，全部攝像機(jī) 對(duì)每種位置姿態(tài)，同時(shí)進(jìn)行拍攝，每個(gè)攝像機(jī)采集一幅該位置姿態(tài)的圖像；3) 多個(gè)采集服務(wù)器分別對(duì)其所有采集到的圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到的角點(diǎn)計(jì)算每個(gè)攝像機(jī)的單應(yīng)矩陣H/，傳輸給校準(zhǔn)服務(wù)器；若檢測(cè)不到角點(diǎn)，則該攝像機(jī)相對(duì)該位置姿態(tài)的單應(yīng)矩陣Hf空缺，其中i為攝像機(jī)號(hào)，j為校準(zhǔn)板姿態(tài)序號(hào)；4) 校準(zhǔn)服務(wù)器根據(jù)接收到的單應(yīng)矩陣確定每個(gè)攝像機(jī)可以檢測(cè)到的位置姿態(tài)；以兩 兩攝像機(jī)之間可以檢測(cè)到的公共位置姿態(tài)數(shù)為其之間的關(guān)系權(quán)重；5) 將攝像機(jī)陣列優(yōu)化分組，使每組中聯(lián)合單應(yīng)矩陣無空缺現(xiàn)象；6) 對(duì)每組攝像機(jī)分別進(jìn)行組內(nèi)聯(lián)合校準(zhǔn)，得到各攝像機(jī)的內(nèi)參和以該組某一攝像機(jī) 為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；然后通過校準(zhǔn)組與組之間相鄰的兩個(gè)攝像機(jī)，將各組的外參 統(tǒng)一為以同一攝像機(jī)為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；7) 用LM(Levenberg-Marquardt)非線性迭代優(yōu)化算法最小化誤差的平方和，優(yōu)化校 準(zhǔn)參數(shù)；即通過最小化函數(shù) <formula>formula see original document page 3</formula>得到攝像機(jī)陣列內(nèi)外參數(shù)的最大似然估計(jì)，其中，i為攝像機(jī)號(hào)，j為校準(zhǔn)板姿態(tài)序號(hào)， n為角點(diǎn)號(hào)。
3、如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述步驟5)的分組方法具體包括以下步驟:51) 將n個(gè)攝像機(jī)分為i組；52) 首先看各組中兩攝像機(jī)的關(guān)系權(quán)重是否滿足進(jìn)行一定精度校準(zhǔn)的條件，即兩攝 像機(jī)公共檢測(cè)到的P位置姿態(tài)數(shù)》t， t為該精度下校準(zhǔn)所需的最少公共位置姿態(tài)數(shù)；如 果不滿足則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn)步驟55)，否則轉(zhuǎn)步驟53)，53) 査看組與組之間相鄰攝像機(jī)之間的權(quán)重是否至少有i-1對(duì)滿足公共位置姿態(tài)數(shù) ^t;如果不滿足則進(jìn)行下一種分法轉(zhuǎn)步驟55)，否則轉(zhuǎn)步驟54)，54) 計(jì)算并記錄所有組的組內(nèi)攝像機(jī)的權(quán)重和之和v^.，55) 如果所有《種分法沒有遍歷完，則繼續(xù)進(jìn)行下一種分法，重復(fù)步驟52) -54); 否則轉(zhuǎn)步驟56)，56) 若所有的^=0則分組數(shù)1加1，重復(fù)步驟52) -55);否則，轉(zhuǎn)步驟57)， 57)比較^，取使v^最大的j分法為優(yōu)化分組的結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)形攝像機(jī)陣列校準(zhǔn)系統(tǒng)及其方法，屬于計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)包括一個(gè)校準(zhǔn)板、攝像機(jī)陣列、多個(gè)采集服務(wù)器、一個(gè)校準(zhǔn)服務(wù)器以及網(wǎng)線；該方法包括在環(huán)形場(chǎng)中全部攝像機(jī)對(duì)校準(zhǔn)板每種位置姿態(tài)同時(shí)進(jìn)行拍攝，采集一幅該位置姿態(tài)的圖像；多個(gè)采集服務(wù)器分別對(duì)其所有采集到的圖像進(jìn)行角點(diǎn)檢測(cè)，并計(jì)算每個(gè)攝像機(jī)的單應(yīng)矩陣H_i^j；校準(zhǔn)服務(wù)器根據(jù)兩兩攝像機(jī)之間可以檢測(cè)到的公共位置姿態(tài)數(shù)為其之間的關(guān)系權(quán)重，將攝像機(jī)陣列優(yōu)化分組；對(duì)每組攝像機(jī)分別進(jìn)行組內(nèi)聯(lián)合校準(zhǔn)，將各組的外參統(tǒng)一為以同一攝像機(jī)為世界坐標(biāo)原點(diǎn)的外參；優(yōu)化校準(zhǔn)參數(shù)；得到攝像機(jī)陣列內(nèi)外參數(shù)的最大似然估計(jì)。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)精確地重構(gòu)三維場(chǎng)景，任意視點(diǎn)的觀看。
文檔編號(hào)G06T17/00GK101127128SQ20071012178
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者劉燁斌, 戴瓊海, 坤 李 申請(qǐng)人:清華大學(xué)