一种用于全景拍摄设备参数的标定系统及方法与流程

本发明属于全景拍摄技术领域，特别是涉及一种用于全景拍摄设备参数的标定系统及方法。

背景技术：

目前较为常用的全景成像方式是使用多摄像机组合拍摄进而拼接各摄像机同一时刻的图像序列来获取全景图像。已有的全景图像拼接技术主要分为两类：第一类，根据图像序列中相邻图像的对应点对，计算出相邻图像的投影变换关系，从而将图像序列变换叠加得到全景图像。第二类，根据预先标定的设备参数，解算出图像序列中各个像素点与全景图像各个像素点的坐标映射关系，从而把图像序列转化为全景图像。上述第一类方法的优点是：不需要预先标定设备参数，可以根据图像中的特征点对自动计算图像变换关系得到全景图像；缺点是：其精度依赖于特征点对的提取准确度，而且需要较大计算量，无法实现实时拼接。第二类方法的优点是：可以根据预先标定的设备参数快速计算出像素点坐标的映射关系，无需复杂计算，直接得到全景图像；缺点是：首先，现有标定方法比较繁琐，通常需要借助昂贵的标定设备；其次，固定的设备参数无法适应复杂的场景变化，会导致拼接接缝等误差；最后，如果设备在实际使用过程中，因外力因素各摄像机位置发生相对变化，则会导致预先标定的参数失效。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用于全景拍摄设备参数的标定系统和方法，以简化参数标定的操作流程和减小对标定设备的依赖。

第一方面，本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定系统，包括：

图像采集模块，用于发出指令使全景拍摄设备的n个相机同步地、连续地采集m组图像并存储；

参数解算模块，用于从所述图像采集模块中按顺序读取出所述m组图像，并对所述m组图像分别进行处理，得到m个对应的设备参数进行存储和发送，其与所述图像采集模块相连接；

及数据分析模块，用于接收由所述参数解算模块发送的所述m个对应的设备参数，对所述m个对应的设备参数进行数据分析，得到标定参数的最优解并存储；其与所述参数解算模块相连接。

进一步地，所述图像采集模块包括图像序列数据单元，所述图像序列数据单元由m组顺序排列的图像序列组成。

进一步地，所述参数解算模块包括：

图像对存储单元，用于从所述图像序列数据单元中按顺序读取出一组图像序列，并将该组图像序列中相邻图像以图像对的形式进行存储，得到n个图像对，其与所述图像序列数据单元连接；

特征点对提取函数单元，用于从所述图像对存储单元中读取出所述图像对，根据所述图像对提取出其所对应的特征点对坐标并发送，其与所述图像对存储单元相连接；

特征点对坐标存储单元，用于接收由所述特征点对提取函数单元发送的特征点对坐标，并将所述特征点对坐标以点对列表的形式进行存储，其与所述特征点对提取函数单元相连接；

参数解算函数单元，用于对所述特征点对坐标存储单元中的点对列表进行提取并处理，计算出所述n个相机的内、外参数并发送，其与所述特征点对坐标存储单元相连接；

及设备参数存储单元，用于接收由所述参数解算函数单元发送的所述n个相机的内、外参数，并将所述n个相机的内、外参数以参数表的形式进行存储，其与参数解算函数单元相连接。

更进一步地，所述数据分析模块包括：

训练数据单元，用于从所述设备参数存储单元中按顺序提取出所述参数表，将所述参数表按顺序排列成m行n列的训练数据并发送，其与所述设备参数存储单元相连接；

参数优化函数单元，用于接收由所述训练数据单元发送的所述训练数据，对所述训练数据进行数据分析，得到标定参数的最优解并发送，其与所述训练数据单元相连接；

及标定结果存储单元，用于接收并存储由所述参数优化函数单元发送的所述标定参数的最优解，其与所述参数优化函数单元相连接。

第二方面，本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定方法，包括下述步骤：

步骤a，发出指令使全景拍摄设备的n个相机同步地、连续地采集m组图像并存储；

步骤b，按顺序读取出所述步骤a中的m组图像，并对所述步骤a中的m组图像分别进行处理，得到m个对应的设备参数并存储；

步骤c，对所述步骤b中的m个对应的设备参数进行数据分析，得到标定参数的最优解并存储。

进一步地，所述步骤ｂ与所述步骤ｃ之间还包括下述步骤：

步骤d，判断m组图像序列是否读取完毕；如果读取完毕，则执行步骤c；否则，返回步骤b。

进一步地，所述步骤ａ包括下述步骤：

步骤a1，将所述m组图像顺序排列成m组图像序列。

进一步地，所述步骤b包括下述步骤：

步骤b1，按顺序读取出一组所述步骤a1中的图像序列，并将该组图像序列中相邻图像以图像对的形式进行存储，得到n个图像对；

步骤b2，读取出所述步骤b1中的图像对，根据所述步骤b1中的图像对提取出其所对应的特征点对坐标；

步骤b3，将所述步骤b2中的特征点对坐标以点对列表的形式进行存储；

步骤b4，对所述步骤b3中的点对列表进行提取并处理，计算出所述n个相机的内、外参数；

步骤b5，将所述步骤b4中的n个相机的内、外参数以参数表的形式进行存储。

进一步地，所述步骤c包括下述步骤：

步骤c1，按顺序提取出所述步骤b5中的参数表，将所述参数表按顺序排列成m行n列的训练数据；

步骤c2，对所述步骤c1中的训练数据进行数据分析，得到标定参数的最优解；

步骤c3，存储所述步骤c2中的标定参数的最优解。

更进一步地，所述步骤b5与所述步骤c1之间还包括下述步骤：

步骤d1，判断m组图像序列是否读取完毕；如果读取完毕，则执行步骤c1；否则，返回步骤b1。

本发明可实现对全景拍摄设备参数的全自动标定，可以大大简化参数标定的操作流程和减小对标定设备的依赖，对于增强设备的灵活性、鲁棒性及提高全景拼接的准确性，具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1是本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定系统的结构示意图，如图1所示，用于全景拍摄设备参数的标定系统包括：图像采集模块1、参数解算模块2、及数据分析模块3，图像采集模块1的输出端与参数解算模块2的输入端相连接，参数解算模块2输出端与数据分析模块3输入端相连接；

图像采集模块1，用于发出指令使全景拍摄设备的n个相机同步地、连续地采集m组图像并存储；

参数解算模块2，用于从图像采集模块1中按顺序读取出m组图像，并对m组图像分别进行处理，得到m个对应的设备参数进行存储和发送；

数据分析模块3，用于接收由参数解算模块2发送的m个对应的设备参数，对m个对应的设备参数进行数据分析，得到标定参数的最优解并存储。

在本发明实施例中，图像采集模块1中设置有图像序列数据单元11，图像序列数据单元11由m组顺序排列的图像序列组成；

参数解算模块2中设置有图像对存储单元21、特征点对提取函数单元22、特征点对坐标存储单元23、参数解算函数单元24、及设备参数存储单元25；

图像对存储单元21的输入端与图像序列数据单元11的输出端相连接，特征点对提取函数单元22的输入端与图像对存储单元21的输出端相连接，特征点对坐标存储单元23的输入端与特征点对提取函数单元22的输出端相连接，参数解算函数单元24的输入端与特征点对坐标存储单元23的输出端相连接，设备参数存储单元25的输入端与参数解算函数单元24的输出端相连接；

图像对存储单元21，用于从图像序列数据单元11中按顺序读取出一组图像序列，并将该组图像序列中相邻图像以图像对的形式进行存储，得到n个图像对；

特征点对提取函数单元22，用于从图像对存储单元21中读取出图像对，根据图像对提取出其所对应的特征点对坐标并发送；

特征点对坐标存储单元23，用于接收由特征点对提取函数单元22发送的特征点对坐标，并将特征点对坐标以点对列表的形式进行存储；

参数解算函数单元24，用于对特征点对坐标存储单元23中的点对列表进行提取并处理，计算出n个相机的内、外参数并发送；

设备参数存储单元25，用于接收由参数解算函数单元24发送的n个相机的内、外参数，并将n个相机的内、外参数以参数表的形式进行存储。

数据分析模块3中设置有训练数据单元31、参数优化函数单元32、及标定结果存储单元33；

训练数据单元31的输入端与设备参数存储单元25的输出端相连接，参数优化函数单元32的输入端与训练数据单元31的输出端相连接，标定结果存储单元33的输入端与参数优化函数单元32的输出端相连接；

训练数据单元31，用于从设备参数存储单元25中按顺序提取出参数表，将参数表按顺序排列成m行n列的训练数据并发送；

参数优化函数单元32，用于接收由训练数据单元31发送的训练数据，对训练数据进行数据分析，得到标定参数的最优解并发送；

标定结果存储单元33，用于接收并存储由参数优化函数单元32发送的标定参数的最优解。

请参阅图2，图2是本发明实施例提供的一种用于全景拍摄设备参数的标定方法的流程示意图，如图2所示，用于全景拍摄设备参数的标定方法包括以下步骤：

步骤501、控制全景拍摄设备的n个相机同步地、连续地采集m组图像，将m组图像顺序排列成m组图像序列并存储；

步骤502、按顺序读取出一组图像序列，并将该组图像序列中相邻图像以图像对的形式进行存储，得到n个图像对；

步骤503、读取出图像对，根据图像对提取出其所对应的特征点对坐标；

步骤504、将特征点对坐标以点对列表的形式进行存储；

步骤505、对点对列表进行提取并处理，计算出n个相机的内、外参数；

步骤506、将n个相机的内、外参数以参数表的形式进行存储；

步骤507、判断m组图像序列是否读取完毕；如果读取完毕，则执行步骤508；否则，返回步骤502；

步骤508、按顺序提取出参数表，将参数表按顺序排列成m行n列的训练数据；

步骤509、对训练数据进行数据分析，得到标定参数的最优解；

步骤510、存储标定参数的最优解；

步骤511、结束。

本发明可实现对全景拍摄设备参数的全自动标定，可以大大简化参数标定的操作流程和减小对标定设备的依赖，对于增强设备的灵活性、鲁棒性及提高全景拼接的准确性，具有十分重要的意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。