多相机自动标定系统的研究与实现

admin · 发表于 2022-9-28 20:13:13

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在远程沉浸系统中，需要利用多相机系统，对场景中的物体进行三维重建，进而利用网络支持，达到远程沉浸的效果。在利用多视图几何对图像中的物体进行三维重建的过程中，需要将多个相机捕获的图像标定到同一个三维空间内，以支持在统一的物理尺度下进行三维信息的恢复，这就需要对相机的内参数及外参数进行标定。单个相机的内参数和外参数标定已有成熟的算法，但用于多个相机标定时需要人力较多，需要研究相应的方法简化标定过程。同时，多个相机由于硬件及参数设置的差异，获取的图像存在颜色不一致，从而对建模过程产生影响。本文在多相机实时三维重建的研究背景下，基于外触发同步，研究了自动化标定相机内参数、外参数和颜色校正三个内容，实现了一个多相机自动标定系统，具体包括：1．对多相机分层标定方法进行了研究。利用一维物体不存在不可见区域的特点，对内参数进行标定。在标定过程中，为了降低噪声及像素点识别误差的干扰，利用优良性评价选取最优点集进行内参数求解。而在外参数求解过程中，定义Vision Graph来描述相机之间的共同视野区域，从而简化外参数标定过程。但实验结果表明，改进基于一维物体的相机内参数标定算法对在一定程度上提高了精度，具有一定的可用性，但其鲁棒性较差，容易受到噪声的影响，有待进一步改进，因此在最终系统实现中，选择沿用传统的内参数标定方法。而外参数标定则使用本文所提出的方法，提高了标定的精度。2．设计和实现了一种亮度层的多相机颜色标定方法。利用基于单幅图像的相机响应函数恢复方法，计算相机的响应函数，并以此为依据，求解相机之间亮度层转换关系，进而对相机进行颜色校正。实验证明，该算法能够有效地降低不同相机在成像的颜色空间上的差异，提高颜色匹配的精度。3．设计和实现了一种基于外触发的多相机同步机制。通过对相机触发特性的分析，利用计算机并口集中发送控制信号，作为相机的外触发输入，实现多个相机图像获取的同步。实验证明该方法能够精确的实现相机之间的同步触发，同步误差在10ms以内。基于上述工作，设计实现了一个多相机自动标定系统，并应用到实际的远程沉浸系统标定中，在实际环境中进行了测试。结果表明系统提高了外参数标定的精度，对于不同相机获取的图片，颜色匹配误差降低了40%以上。

多相机自动标定系统的研究与实现

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