CN111784783A - 相机外参标定的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本说明书提供的相机外参标定的系统和方法，可以利用第一定位基站、第二定位基站以及第三定位基站确定相机的外参，只需通过人工将第一定位基站、第二定位基站以及第三定位基站放置在预设的位置，计算装置便可以根据第一定位基站、第二定位基站以及第三定位基站的测量结果计算相机的外参，操作过程简单快捷，无需依赖专业标定人员，普通人员按照操作说明即可完成标定，大大节省人工成本和时间成本，并提高外参标定的精度。

Description

相机外参标定的系统和方法
技术领域
本说明书涉及相机标定领域，尤其涉及一种相机外参标定的系统和方法。
背景技术
无人超市和线下新零售目前都使用机器视觉作为多目标追踪和人货匹配的技术方案。在铺设场景内的相机时，无论是单目还是双目相机，都需要人工选取参照点，人工采集校准数据，在后台进行人工数据处理，来对相机的内参/外参进行标定。标定的数据采集和后期处理过程需要专业的相机标定人员执行，对于大规模的场景，相机数量较多，通过人工对相机进行标定耗时长，且成本高，并且由于认为操作失误可能导致精度降低。
因此，需要一种相机外参标定的系统和方法，能够自动对相机进行外参标定，降低成本的同时提高标定的精度。
发明内容
本说明书提供一种相机外参标定的系统和方法，能够自动对相机进行外参标定，降低成本的同时提高标定的精度。
第一方面，本说明书提供一种相机外参标定的系统，包括第一定位基站、第二定位基站、第三定位基站以及计算装置，所述第一定位基站以第一预设姿态位于所述相机的第一预设位置；所述第二定位基站以第二预设姿态位于待标定场景中的第二预设位置；所述计算装置与所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站通信连接，并基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别测量其他定位基站相对于当前定位基站的距离和角度。
在一些实施例中，所述第二定位基站的基准面和所述第三定位基站的基准面位于同一空间平面。
在一些实施例中，所述第二定位基站和所述第三定位基站位于所述场景预设的标定平面上。
在一些实施例中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站的测量结果，包括：所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度；以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度。
在一些实施例中，所述确定所述相机相对于待所述场景预设的基准坐标系的目标外参，包括：基于所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定所述相机相对于所述第一定位基站的第一相对外参；基于所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定所述第二定位基站相对于所述基准坐标系的第二相对外参；基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，通过定位算法确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参；以及基于所述第一相对外参、所述第二相对外参和所述第三相对外参，确定所述相机相对于所述基准坐标系的目标外参。
在一些实施例中，所述确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参，包括：基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参；基于所述第四相对外参、所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的角度、所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的角度以及所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离或所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对位置，所述第三相对外参包括所述第三相对位置；以及基于所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度以及所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对姿态，所述第三相对外参包括所述第三相对姿态。
在一些实施例中，所述确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参，包括：基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对位置；以及基于所述第四相对位置以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对姿态，其中，所述第四相对外参包括所述第四相对位置和所述第四相对姿态。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超带宽(UWB)定位基站，所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他UWB 定位基站的UWB信号的时差及相位差信息，确定所述其他UWB定位基站相对于当前UWB定位基站的距离及角度。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为蓝牙定位基站，所述蓝牙定位基站由蓝牙信号处理模块及阵列天线模块组成，所述蓝牙信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他蓝牙定位基站的蓝牙信号的时差及相位差信息，确定所述其他蓝牙定位基站相对于当前蓝牙定位基站的距离及角度。
第二方面，本说明书提供一种相机外参标定的方法，用于本说明书第一方面所述的相机外参标定的系统，所述方法包括通过所述计算装置：获取所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果；以及基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别测量其他定位基站相对于当前定位基站的距离和角度。
在一些实施例中，所述第二定位基站的基准面和所述第三定位基站的基准面位于同一空间平面。
在一些实施例中，所述第二定位基站和所述第三定位基站位于所述场景的标定平面上。
在一些实施例中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站的测量结果，包括：所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度；以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度。
在一些实施例中，所述确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参，包括：基于所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定所述相机相对于所述第一定位基站的第一相对外参；基于所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定所述第二定位基站相对于所述基准坐标系的第二相对外参；基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，通过定位算法确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参；基于所述第一相对外参、所述第二相对外参和所述第三相对外参，确定所述相机相对于所述基准坐标系的目标外参。
在一些实施例中，所述确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参，包括：基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参；基于所述第四相对外参、所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的角度、所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的角度以及所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离或所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对位置，所述第三相对外参包括所述第三相对位置；以及基于所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度以及所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对姿态，所述第三相对外参包括所述第三相对姿态。
在一些实施例中，所述确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参，包括：基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对位置；以及基于所述第四相对位置以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对姿态，其中，所述第四相对外参包括所述第四相对位置和所述第四相对姿态。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超带宽(UWB)定位基站，所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他UWB 定位基站的UWB信号的时差及相位差信息，确定所述其他UWB定位基站相对于当前UWB定位基站的距离及角度。
在一些实施例中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为蓝牙定位基站，所述蓝牙定位基站由蓝牙信号处理模块及阵列天线模块组成，所述蓝牙信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他蓝牙定位基站的蓝牙信号的时差及相位差信息，确定所述其他蓝牙定位基站相对于当前蓝牙定位基站的距离及角度。
由以上技术方案可知，本说明书提供的相机外参标定的系统和方法，通过三个定位基站，实现对相机外参的自动标定。所述定位基站能够向其他定位基站发送信号，并能接收其他定位基站发出的信号，并能根据所接收到的信号的时差信息以及相位差信息，测量其他定位基站相对于当前定位基站的距离和角度。其中，第一定位基站以预设的位置和姿态安装在相机上，第二定位基站以预设的姿态布置在被拍摄场景中的预设位置，第三定位基站与第二定位基站位于同一空间平面。计算装置根据每个定位基站测量到的其他两个定位基站与当前定位基站的距离以及相对于当前定位基站的角度，从而确定第一定位基站相对于第二定位基站的外参，即第一定位基站的坐标系相对于第二定位基站的坐标系参数；结合第一定位基站相对于相机的位置和姿态，以及第二定位基站在所述场景中的位置和姿态，确定第一定位基站在所述场景中的目标外参。本说明书提供的系统和方法，不需要人为参与外参的标定，实现了全自动的相机的外参标定，简化了人工进行校准的数据采集和后期处理的过程。
本说明书提供的相机外参标定的系统和方法的其他功能将在以下说明中部分列出。根据描述，以下数字和示例介绍的内容将对那些本领域的普通技术人员显而易见。本说明书提供的相机外参标定的系统和方法的创造性方面可以通过实践或使用下面详细示例中所述的方法、装置和组合得到充分解释。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种针孔成像模型的结构示意图；
图2示出了根据本说明书的实施例提供的一种相机外参标定的系统的结构示意图；
图3示出了根据本说明书的实施例提供的一种定位基站的工作原理图；
图4示出了根据本说明书的实施例提供的一种计算装置的硬件结构示意图；
图5示出了根据本说明书的实施例提供的一种相机外参标定的方法流程图；
图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种确定第四相对外参的原理图；以及
图7示出了根据本说明书的实施例提供的一种确定所述第三相对位置的原理图。
具体实施方式
以下描述提供了本说明书的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本说明书中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本说明书不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。比如，除非上下文另有明确说明，这里所使用的，单数形式“一”，“一个”和“该”也可以包括复数形式。当在本说明书中使用时，术语“包括”、“包含”和/或“含有”意思是指所关联的整数，步骤、操作、元素和/或组件存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组的存在或在该系统/方法中可以添加其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或组。
考虑到以下描述，本说明书的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本说明书的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本说明书的范围。还应理解，附图未按比例绘制。
本说明书中使用的流程图示出了根据本说明书中的一些实施例的系统实现的操作。应该清楚地理解，流程图的操作可以不按顺序实现。相反，操作可以以反转顺序或同时实现。此外，可以向流程图添加一个或多个其他操作。可以从流程图中移除一个或多个操作。
为了方便描述本说明书提供的相机外参标定的系统和方法，首先，对本说明中将会提到的技术术语做如下解释：
UWB(超宽带)：UWB是无载波通信技术，利用纳秒(ns)至皮秒(ps)级的非正弦波窄脉冲传输数据，而时间调变技术令其传送速度可以大大提高，而且耗电量相对地低，并有较精确的定位能力。
单应性(Homography)：单应性是几何中的一个概念。单应性是从一个平面到另一个平面的投影映射。直线在该变换下仍映射为直线。具有相同意义的词还包括直射变换、射影变换和射影性等，不过“直射变换”也在更广义的范围内使用。
相机内参：确定相机从三维空间到二维图像的投影关系，包括焦距f，每个像素点的尺寸dx和dy，dx表示在图像像素点在x轴方向的尺寸，dy表示在图像像素点在y轴方向的尺寸。图1示出了根据本说明书的实施例提供的一种针孔成像模型的结构示意图。如图1所示，相机的内参涉及两个坐标系：图像像素坐标系和相机坐标系。图像像素坐标系OP-xPyP：相机采集的每一幅数字图像在计算机内，其存储形式都是M×N行的数组，M×N行的图像中每一个元素(称为像素，pixel)的数值称为图像的灰度(亮度)。在图像上定义图像像素坐标系 OP-xPyP，原点OP为图像的中心点。任意一个像素的坐标(xP，yP)可以根据该像素在数组中所在的位置以及dx和dy得到。相机坐标系OC-xCyCzC：定义相机坐标系OC-xCyCzC的原点OC在相机的光心上，xC轴和yC轴和图像像素坐标系中xP轴和yP轴平行，zC为相机的光轴，其与图像平面垂直。光轴和图像平面的交点即为图像像素坐标系的原点。如图1所示，可以根据空间点M在相机坐标系 OC-xCyCzC中的坐标(xC，yC，zC)依据三角形相似原理，确定点m在图像像素坐标系OP-xPyP中的坐标(xP，yP)。其中，
Figure RE-GDA0002657302400000102
所述相机的内参
可以在相机出厂前由专业人士标定。
相机外参：相机相对于基准坐标系的位置和姿态，决定相机坐标系与基准坐标系之间的相对位置关系。为了方便描述我们将基准坐标系定义为O0-x0y0z0。相机的外参由6个参数(α，β，γ，Tx，Ty，Tz)组成，α为相机坐标系绕基准坐标系x轴的旋转角度，β是相机坐标系绕基准坐标系y轴旋转角度，γ为相机坐标系绕基准坐标系z轴旋转角度，Tx为相机坐标系原点在基准坐标系的x轴的位置，Ty为相机坐标系原点在基准坐标系的y轴的位置，Tz为相机坐标系原点在基准坐标系的z轴的位置。由相机外参可以确定旋转矩阵R和平移向量T，旋转矩阵R和平移向量T共同描述了如何把点从相机坐标系转换到基准坐标系。旋转矩阵R：描述了相机坐标系的坐标轴相对于基准坐标系的坐标轴的方向，R 为由参数α，β，γ构成的3×3的正交单位矩阵；平移向量T：描述了相机坐标系的原点在基准坐标系下的位置。所述相机的外参标定即为获取相机的外参(α，β，γ，Tx，Ty，Tz)，从而获取旋转矩阵R和平移向量T。相机坐标系下的空间点M(xC，yC，zC)在基准坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA0002657302400000101
通过对相机进行内参和外参的标定，可以根据特征点在图像像素坐标系中的位置，根据内参参数确定特征点在相机坐标系中的位置，结合外参参数，确定特征点在基准坐标系中的位置，从而对特征点进行定位及追踪。
现有技术中的标定方法大多需要认为选定参照点进行标定，比如，基于棋盘格、或基于地面网格线的标定。例如基于棋盘格的标定方式，具体的实现方式时，是以棋盘格作为标定参照物，相机对棋盘格进行拍摄或者扫描，从相机采集到的图像中提取棋盘格各个格子角点，利用相机内参标定原理，将角点二维坐标回归到相机三维空间中，然后使用坐标对应关系，通过解PNP(相机姿态估计)问题计算出相机的外参。采集过程繁琐，时间成本高，过多依靠人工，导致标定结果不稳定，精度不高。
本说明书提供的相机外参标定系统和方法，不依靠人工标定，通过多个定位基站，自动测量彼此间的距离和角度，从而对相机进行外参标定。所述系统和方法可以应用于目标追踪的场景，比如，在无人超市场景中用于对目标物的定位追踪，在车辆定位场景中，用于对移动车辆的定位追踪，等等。
图2示出了一种相机外参标定的系统001(以下系统001)的结构示意图。系统001可以用于相机002在待标定场景中的外参标定。系统001可以包括第一定位基站100、第二定位基站200、第三定位基站300以及计算装置600。其中，计算装置600可以与第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300通信连接。所述通信连接是指能够直接地或者间接地接收信息的任何形式的连接。比如，计算装置600可以同第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300通过无线通讯建立无线连接来彼此传递数据；计算装置600 也可以同第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300通过电线直接连接来彼此传递数据；计算装置600也可以通过电线同其他电路直接连接来建立同第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300的间接连接，从而实现彼此传递数据。
所述场景可以是相机002的拍摄场景，比如，超市，商场，等等。相机002 可以是单目相机。所述场景可以包括标定平面003和基准坐标系。标定平面003 可以是标定参照面。基准坐标系可以是相机002外参标定的参考坐标系。基准坐标系可以是世界坐标系，原点和坐标轴的方向可以与世界坐标系相同。基准坐标系也可以是人工设定的坐标系，原点以及坐标轴的方向由人工根据场景进行设定。基准坐标系也可以是由计算装置600设定的坐标系，计算装置600可以根据所述场景的环境以及标定平面003的形状，设定基准坐标系的原点位置以及坐标轴的方向，比如，原点位置可以是标定平面003的中心，坐标轴的方向可以平行于标定平面003的边，等等。为了方便展示，我们将基准坐标系定义为 O0-x0y0z0。后面的描述中，我们将以标定平面003为基准坐标系中x0y0轴所在平面，且标定平面003的角点为基准坐标系的原点为例进行描述，如图2所示。
第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300可以向外发射无线电信号，也可以接收其他定位基站发出的无线电信号。第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300由信号处理模块即阵列天线模块组成，所述信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他定位基站的发出的无线电信号，并基于接收到的无线电信号的时差及相位差信息，确定其他定位基站相对于当前定位基站的距离以及角度。第一定位基站100、所述第二定位基站200和第三定位基站300可以是超带宽(UWB)定位基站，所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他UWB定位基站的UWB信号的时差及相位差信息，确定所述其他UWB 定位基站相对于当前UWB定位基站的距离及角度。
第一定位基站100、第二定位基站200和第三定位基站300也可以是蓝牙定位基站，所述蓝牙定位基站由蓝牙信号处理模块及阵列天线模块组成，所述蓝牙信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他蓝牙定位基站的蓝牙信号的时差及相位差信息，确定所述其他蓝牙定位基站相对于当前蓝牙定位基站的距离及角度。
为了方便展示，下面的描述中我们将以第一定位基站100、所述第二定位基站200和第三定位基站300为UWB定位基站为例进行描述。所述UWB定位基站可以是便携式的可移动设备，方便携带定位以及安装。
图3示出了根据本说明书的实施例提供的一种定位基站的工作原理图。如图3所示，第一定位基站100可以接收来自第二定位基站200发出的信号。为了方便描述，我们将第一定位基站100的坐标系定义为O1-x1y1z1，将第二定位基站200的坐标系定义为O2-x2y2z2。第一定位基站100可以基于接收到的第二定位基站200发出的信号测量第二定位基站200相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA0002657302400000131
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000132
其中，距离
Figure RE-GDA0002657302400000133
为点O1和点O2的距离。角度
Figure RE-GDA0002657302400000134
为在第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1下，向量
Figure RE-GDA0002657302400000135
在平面x1y1上的投影
Figure RE-GDA0002657302400000136
与x1轴的角度。
如图2所示，第一定位基站100以第一预设姿态位于所述相机002的第一预设位置。第一定位基站100可以与相机002直接连接，也可以间接连接。第一定位基站100可以安装在相机002的外部，也可以安装在相机002的内部。第一定位基站100与相机002之间的相对安装角度以及相对安装位置固定，且预先存储在计算装置600中和/或第一定位基站100中。由于第一定位基站100与相机002之间的相对安装角度以及相对安装位置固定，因此计算装置600可以根据所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定相机002相对于第一定位基站100的第一相对外参，也就是相机002的坐标系OC-xCyCzC相对于第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1的第一相对外参。所述第一相对外参可以包括：坐标系OC-xCyCzC绕x1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000141
坐标系OC-xCyCzC绕y1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000142
坐标系OC-xCyCzC绕z1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000143
以及在第一定位基站100的坐标系O1- x1y1z1下，坐标原点OC相对于坐标原点O1的位置
Figure RE-GDA0002657302400000144
和
Figure RE-GDA0002657302400000145
其中，计算装置600可以根据所述第一预设姿态，获取
Figure RE-GDA0002657302400000146
和
Figure RE-GDA0002657302400000147
从而确定第一旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000148
计算装置600可以根据所述第一预设位置确定
Figure RE-GDA0002657302400000149
和
Figure RE-GDA00026573024000001410
从而确定第一平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001411
因此，所述第一相对外参、第一旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001412
和第一平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001413
为已知参数，可以预先存储在计算装置600和/或第一定位基站100中。
相机002坐标系下的空间点M(xC，yC，zC)在第一定位基站100的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA00026573024000001414
为了方便展示，我们以第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1与相机002的坐标系OC-xCyCzC姿态相同为例进行描述。也就是说，xC轴与x1轴方向一致，yC轴与y1轴方向一致，zC轴与z1轴方向一致。那么，相机002坐标系下的空间点 M(xC，yC，zC)在第一定位基站100的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA00026573024000001415
第一定位基站100的测量结果可以包括：第二定位基站200相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA0002657302400000151
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000152
以及第三定位基站300相对于第一定位基站100 的距离
Figure RE-GDA0002657302400000153
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000154
如图2所示，第二定位基站200以第二预设姿态位于待标定场景中的第二预设位置。第二定位基站200可以安装固定在所述场景中的任意位置。为了方便展示，我们将x2y2平面定义为第二定位基站200的基准面。第二定位基站200 与所述场景之间的相对安装角度以及相对安装位置固定，且预先存储在计算装置600中和/或第二定位基站200中。因此计算装置600可以根据所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定第二定位基站200相对于所述场景的基准坐标系的第二相对外参，也就是第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2相对于基准坐标系的O0-x0y0z0的第二相对外参。所述第二相对外参可以包括：坐标系O2-x2y2z2绕x0轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000155
坐标系O2-x2y2z2绕y0轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000156
坐标系O2-x2y2z2绕z0轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000157
以及在基准坐标系O0-x0y0z0下，坐标原点O2相对于坐标原点O0的位置
Figure RE-GDA0002657302400000158
和
Figure RE-GDA0002657302400000159
计算装置600可以根据所述第二预设姿态，获取
Figure RE-GDA00026573024000001510
和
Figure RE-GDA00026573024000001511
从而确定第二旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001512
计算装置600可以根据所述第二预设位置确定
Figure RE-GDA00026573024000001513
和
Figure RE-GDA00026573024000001514
从而确定第二平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001515
因此，所述第二相对外参、第二旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001516
和第二平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001517
为已知参数，可以预先存储在计算装置600 和/或第二定位基站200中。
第二定位基站200坐标系下的空间点M(x2，y2，z2)在基准坐标系的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA00026573024000001518
为了方便展示，我们以第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2与基准坐标系的O0-x0y0z0重合为例进行描述，如图2所示。也就是说，第二定位基站200可以位于标定平面003上，即x2y2面与标定平面003重合，所述第二预设位置位于所述标定平面003上，进一步地，原点O2与基准坐标系的原点O0重合。所述第二预设姿态为与基准坐标系相同的姿态，x2轴与x0轴方向一致，y2轴与y0轴方向一致，z2轴与z0轴方向一致。第二定位基站200坐标系下的空间点M(x2， y2，z2)在基准坐标系的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA0002657302400000161
第二定位基站200的测量结果可以包括：第一定位基站100相对于第二定位基站200的距离
Figure RE-GDA0002657302400000162
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000163
以及第三定位基站300相对于第二定位基站200 的距离
Figure RE-GDA0002657302400000164
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000165
为了方便描述，我们将第一定位基站100相对于第二定位基站200的外参定义为第三相对外参，也就是第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1相对于第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2的第三相对外参。所述第三相对外参可以包括：坐标系O1-x1y1z1绕x2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000166
坐标系O3-x3y3z3绕y2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000167
坐标系O3-x3y3z3绕z2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000168
以及在第二定位基站200的坐标系O2- x2y2z2下，坐标原点O1相对于坐标原点O2的位置
Figure RE-GDA0002657302400000169
和
Figure RE-GDA00026573024000001610
计算装置600可以根据
Figure RE-GDA00026573024000001611
和
Figure RE-GDA00026573024000001612
计算确定第三旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001613
计算装置600可以根据
Figure RE-GDA00026573024000001614
和
Figure RE-GDA00026573024000001615
确定第三平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001616
第一定位基站100坐标系下的空间点M(x1，y1，z1)在第二定位基站200 的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA0002657302400000171
由公式(1)、(2)、(4)和(6)可知，在相机002坐标系下的空间点M(xC， yC，zC)在基准坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA0002657302400000172
由公式(7)可知，在
Figure RE-GDA0002657302400000173
和
Figure RE-GDA0002657302400000174
已知的情况下，只需计算获取参数
Figure RE-GDA0002657302400000175
Figure RE-GDA0002657302400000176
(第三旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000177
)和参数
Figure RE-GDA0002657302400000178
(第三平移向量
Figure RE-GDA0002657302400000179
)便可确定相机002的外参。其中，
Figure RE-GDA00026573024000001710
和
Figure RE-GDA00026573024000001711
可以依据所述第二预设位置、所述第二预设姿态、所述第一预设位置以及所述第一预设姿态获取。
由公式(1)、(3)、(5)和(6)可知，在相机002坐标系下的空间点M(xC， yC，zC)在基准坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA00026573024000001712
由公式(8)可知，在
Figure RE-GDA00026573024000001717
已知的情况下，只需计算获取参数
Figure RE-GDA00026573024000001713
(第三旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001714
)和参数
Figure RE-GDA00026573024000001715
(第三平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001716
)便可确定相机002的外参。
如图2所示，第三定位基站300的基准面可以与第二定位基站200的基准面位于同一空间平面。为了方便描述，我们将第三定位基站300的坐标系定义为O3-x3y3z3，将x3y3平面定义为第三定位基站300的基准面。也就是说，x3y3平面和x2y2平面可以共面。当第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2与基准坐标系的O0-x0y0z0重合时，第二定位基站200和第三定位基站300位于所述场景预设的标定平面003上，x3y3平面与标定平面003重合，第三定位基站300可以位于标定平面003的任意位置。第三定位基站200相对于第二定位基站200的第四相对外参可以包括：坐标系O3-x3y3z3绕x2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000181
坐标系O3-x3y3z3绕 y2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000182
坐标系O3-x3y3z3绕z2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000183
以及在第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2下，坐标原点O3相对于坐标原点O2的位置
Figure RE-GDA0002657302400000184
和
Figure RE-GDA0002657302400000185
其中，
Figure RE-GDA0002657302400000186
Figure RE-GDA0002657302400000187
为未知参数，根据第三定位基站300的摆放姿态不同，
Figure RE-GDA0002657302400000188
也不同。
Figure RE-GDA0002657302400000189
和
Figure RE-GDA00026573024000001810
是未知数，根据第三定位基站300的摆放的位置不同，
Figure RE-GDA00026573024000001811
和
Figure RE-GDA00026573024000001812
也不同。计算装置600可以根据
Figure RE-GDA00026573024000001813
和
Figure RE-GDA00026573024000001814
计算确定第四旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000001815
计算装置600可以根据
Figure RE-GDA00026573024000001816
和
Figure RE-GDA00026573024000001817
确定第四平移向量
Figure RE-GDA00026573024000001818
第三定位基站300坐标系下的空间点M(x3，y3，z3)在第二定位基站200的坐标系下的坐标可以表示为：
Figure RE-GDA00026573024000001819
第三定位基站300的测量结果可以包括：第一定位基站100相对于第三定位基站300的距离
Figure RE-GDA00026573024000001820
和角度
Figure RE-GDA00026573024000001821
以及第二定位基站200相对于第三定位基站300 的距离
Figure RE-GDA00026573024000001822
和角度
Figure RE-GDA00026573024000001823
在一些实施例中，第三定位基站300可以位于所述场景中的任意位置。第三定位基站300可以与第二定位基站200以第三预设姿态以及第三预设位置相对固定，且第三预设姿态以及第三预设位置预先存储在计算装置600中和/或第三定位基站300或第二定位基站200中。因此计算装置600可以根据所述第三预设姿态和所述第三预设位置，确定第三定位基站200相对于第二定位基站200 的第四相对外参。也就是说，第四旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000191
和第四平移向量
Figure RE-GDA0002657302400000192
可以是已知参数，预先存储在计算装置600和/或第三定位基站300或第二定位基站200中。
如图2所示，计算装置600可以与所述第一定位基站100、所述第二定位基站200和所述第三定位基站300通信连接，并基于所述第一定位基站100、所述第二定位基站200和所述第三定位基站300的测量结果，确定所述相机002相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参，即参数(α，β，γ，Tx，Ty，Tz)。由参数(α，β，γ，Tx，Ty，Tz)可以获取旋转矩阵R和平移向量T，从而进行坐标系的转换。
图4示出了根据本说明书的实施例提供的一种计算装置600的硬件结构示意图。计算装置600可以存储有执行本说明书描述的相机外参标定的方法的数据或指令，并可以执行或用于执行所述数据和/或指令。所述相机外参标定的方法在本说明书中的其他部分介绍。比如，在图5至图7的描述中介绍了所述相机外参标定的方法P100。如图4所示，计算装置600可以包括至少一个存储介质630和至少一个处理器620。在一些实施例中，计算装置600还可以包括内部通信总线610和通信端口650。
存储介质630可以包括数据存储装置。所述数据存储装置可以是非暂时性存储介质，也可以是暂时性存储介质。比如，所述数据存储装置可以包括磁盘 632、只读存储介质634(ROM)或随机存取存储介质636(RAM)中的一种或多种。存储介质630还包括存储在所述数据存储装置中的至少一个指令集。所述指令是计算机程序代码，所述计算机程序代码可以包括执行本说明书提供的相机外参标定的方法P100的程序、例程、对象、组件、数据结构、过程、模块等等。
内部通信总线610可以连接不同的系统组件，包括存储介质630和处理器 620。
通信端口650可以用于计算装置600同第一定位基站100、第二定位基站 200和第三定位基站300的数据通讯。通信端口650也可以用于计算装置600同外界的数据通讯。比如，计算装置600可以通过通信端口650与外部存储设备或计算设备通过网络或蓝牙进行通讯，也可以通过通信端口650与外部存储设备或计算设备通过有线连接进行通讯。所述外部存储设备或计算设备可以是个人计算机、平板电脑、智能手机，也可以是移动存储设备，等等。
至少一个处理器620同至少一个存储介质630通过内部通信总线610通讯连接。至少一个处理器620用以执行上述至少一个指令集。当所述系统运行时，至少一个处理器620读取所述至少一个指令集，并且根据所述至少一个指令集的指示执行本说明书提供的所述相机外参标定的方法P100。处理器620可以执行所述相机外参标定的方法P100包含的所有步骤。处理器620可以是一个或多个处理器的形式，在一些实施例中，处理器620可以包括一个或多个硬件处理器，例如微控制器，微处理器，精简指令集计算机(RISC)，专用集成电路(ASIC)，特定于应用的指令集处理器(ASIP)，中央处理单元(CPU)，图形处理单元(GPU)，物理处理单元(PPU)，微控制器单元，数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，高级RISC机器(ARM)，可编程逻辑器件(PLD)，能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。仅仅为了说明问题，在本说明书中计算装置600中仅描述了一个处理器620。然而，应当注意，本说明书中计算装置600还可以包括多个处理器，因此，本说明书中披露的操作和/或方法步骤可以如本说明书所述的由一个处理器执行，也可以由多个处理器联合执行。例如，如果在本说明书中计算装置600的处理器620执行步骤A和步骤B，则应该理解，步骤A和步骤B也可以由两个不同处理器620联合或分开执行 (例如，第一处理器执行步骤A，第二处理器执行步骤B，或者第一和第二处理器共同执行步骤A和B)。
图5示出了根据本说明书的实施例提供的一种相机外参标定的方法P100的流程图。所述方法P100可以包括通过所述计算装置600执行：
S120：获取第一定位基站100、第二定位基站200和第三定位基站300的测量结果。
如前所述，所述测量结果可以包括：
第二定位基站200相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA0002657302400000211
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000212
第三定位基站300相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA0002657302400000213
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000214
第一定位基站100相对于第二定位基站200的距离
Figure RE-GDA0002657302400000215
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000216
第三定位基站300相对于第二定位基站200的距离
Figure RE-GDA0002657302400000217
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000218
第一定位基站100相对于第三定位基站300的距离
Figure RE-GDA0002657302400000219
和角度
Figure RE-GDA00026573024000002110
以及
第二定位基站200相对于第三定位基站300的距离
Figure RE-GDA00026573024000002111
和角度
Figure RE-GDA00026573024000002112
其中，
Figure RE-GDA00026573024000002113
S140：基于第一定位基站100、第二定位基站200和第三定位基站300的测量结果，确定相机002相对于所述场景预设的基准坐标系O0-x0y0z0的目标外参 (α，β，γ，Tx，Ty，Tz)。具体地，步骤S140可以包括：
S142：基于所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定相机002相对于第一定位基站100的所述第一相对外参。
如前所述，所述第一相对外参可以包括：坐标系OC-xCyCzC绕x1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000221
坐标系OC-xCyCzC绕y1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000222
坐标系OC-xCyCzC绕z1轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000223
以及在第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1下，坐标原点OC相对于坐标原点O1的位置
Figure RE-GDA0002657302400000224
和
Figure RE-GDA0002657302400000225
其中，计算装置600可以根据所述第一预设姿态，获取
Figure RE-GDA0002657302400000226
和
Figure RE-GDA0002657302400000227
从而确定第一旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000228
计算装置600可以根据所述第一预设位置确定
Figure RE-GDA0002657302400000229
和
Figure RE-GDA00026573024000002210
从而确定第一平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002211
S144：基于所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定第二定位基站200 相对于基准坐标系O0-x0y0z0的第二相对外参。
如前所述，所述第二相对外参可以包括：坐标系O2-x2y2z2绕x0轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002212
坐标系O2-x2y2z2绕y0轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002213
坐标系O2-x2y2z2绕z0轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002214
以及在基准坐标系O0-x0y0z0下，坐标原点O2相对于坐标原点O0的位置
Figure RE-GDA00026573024000002215
和
Figure RE-GDA00026573024000002216
计算装置600可以根据所述第二预设姿态，获取
Figure RE-GDA00026573024000002217
和
Figure RE-GDA00026573024000002218
从而确定第二旋转矩阵
Figure RE-GDA00026573024000002219
计算装置600可以根据所述第二预设位置确定
Figure RE-GDA00026573024000002220
Figure RE-GDA00026573024000002221
和
Figure RE-GDA00026573024000002222
从而确定第二平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002223
S146：基于第一定位基站100、第二定位基站200和第三定位基站300的测量结果，通过定位算法确定第一定位基站100相对于第二定位基站200的所述第三相对外参。
如前所述，所述第三相对外参可以包括：坐标系O1-x1y1z1绕x2轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002224
坐标系O3-x3y3z3绕y2轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002225
坐标系O3-x3y3z3绕z2轴的旋转角度
Figure RE-GDA00026573024000002226
以及在第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2下，坐标原点O1相对于坐标原点O2的位置
Figure RE-GDA00026573024000002227
和
Figure RE-GDA00026573024000002228
具体地，步骤S146可以包括：
S146-2：基于第三定位基站300相对于第二定位基站200的距离
Figure RE-GDA0002657302400000231
和角度
Figure RE-GDA0002657302400000232
以及第二定位基站200相对于第三定位基站300的角度
Figure RE-GDA0002657302400000233
确定第三定位基站300相对于第二定位基站200的第四相对外参。
如前所述，所述第四相对外参可以包括：坐标系O3-x3y3z3绕x2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000234
坐标系O3-x3y3z3绕y2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000235
坐标系O3-x3y3z3绕z2轴的旋转角度
Figure RE-GDA0002657302400000236
以及在第二定位基站200的坐标系O2-x2y2z2下，坐标原点O3相对于坐标原点O2的位置
Figure RE-GDA0002657302400000237
和
Figure RE-GDA0002657302400000238
以第二定位基站200和第三定位基站300位于所述场景预设的标定平面003上为例进行描述，其中，
Figure RE-GDA0002657302400000239
Figure RE-GDA00026573024000002310
和
Figure RE-GDA00026573024000002311
是未知参数。图6示出了根据本说明书的实施例提供的一种确定所述第四相对外参的原理图。所述第四相对外参包括第四相对位置和第四相对姿态。所述第四相对位置中的未知参数包括参数
Figure RE-GDA00026573024000002312
和
Figure RE-GDA00026573024000002313
所述第四相对姿态中的未知参数包括参数
Figure RE-GDA00026573024000002314
如图6所示，步骤S146-2包括：
基于第三定位基站300相对于第二定位基站200的距离
Figure RE-GDA00026573024000002315
和角度
Figure RE-GDA00026573024000002316
确定第三定位基站300相对于第二定位基站200的第四相对位置。其中，
Figure RE-GDA00026573024000002317
Figure RE-GDA00026573024000002318
基于所述第四相对位置(
Figure RE-GDA00026573024000002319
和
Figure RE-GDA00026573024000002320
)以及第二定位基站200相对于第三定位基站300的角度
Figure RE-GDA00026573024000002321
确定第三定位基站300相对于第二定位基站200的第四相对姿态。其中，
Figure RE-GDA00026573024000002322
S146-4：基于所述第四相对外参、第一定位基站100相对于第二定位基站 200的角度
Figure RE-GDA00026573024000002323
第一定位基站100相对于第三定位基站300的角度
Figure RE-GDA00026573024000002324
以及第一定位基站100相对于第二定位基站200距离
Figure RE-GDA00026573024000002325
或第一定位基站100相对于第三定位基站300距离
Figure RE-GDA0002657302400000241
确定第一定位基站100相对于第二定位基站200的第三相对位置，所述第三相对外参包括所述第三相对位置。
图7示出了根据本说明书的实施例提供的一种确定所述第三相对位置的原理图。所述第三相对位置包括参数
Figure RE-GDA0002657302400000242
和
Figure RE-GDA0002657302400000243
其中，
Figure RE-GDA0002657302400000244
为O1在x2y2平面上的投影。根据几何图形算法可以求得
Figure RE-GDA0002657302400000245
基于
Figure RE-GDA0002657302400000246
以及距离
Figure RE-GDA0002657302400000247
或
Figure RE-GDA0002657302400000248
根据空间坐标系中的距离算法，可以求得
Figure RE-GDA0002657302400000249
所述计算方法为几何计算常用方法，在此不再赘述。
S146-6：基于第二定位基站200相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA00026573024000002410
和角度
Figure RE-GDA00026573024000002411
以及第三定位基站300相对于第一定位基站100的距离
Figure RE-GDA00026573024000002412
和角度
Figure RE-GDA00026573024000002413
确定第一定位基站100相对于第二定位基站200的第三相对姿态，所述第三相对外参包括所述第三相对姿态。所述第三相对姿态包括参数
Figure RE-GDA00026573024000002414
以及
Figure RE-GDA00026573024000002415
我们将原点O2在第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1下的坐标定义为
Figure RE-GDA00026573024000002416
将原点O3在第一定位基站100的坐标系O1-x1y1z1下的坐标定义为
Figure RE-GDA00026573024000002417
则有以下方程组：
Figure RE-GDA00026573024000002418
Figure RE-GDA00026573024000002419
Figure RE-GDA00026573024000002420
Figure RE-GDA00026573024000002421
Figure RE-GDA00026573024000002422
Figure RE-GDA0002657302400000251
计算装置600可以依据解方程组方式，获取参数
Figure RE-GDA0002657302400000252
以及
Figure RE-GDA0002657302400000253
计算装置600也可以根据相机002拍摄到的第二定位基站200和第三定位基站300的图像中第二定位基站200和第三定位基站300中的特征点在所述图像中的像素坐标，以及相机002的内参，确定第二定位基站200和第三定位基站300在相机002的坐标系OC-xCyCzC中的坐标，从而确定第二定位基站200和第三定位基站300在第一定位基站100中的坐标，从而确定所述第三相对外参。
S148：基于所述第一相对外参、所述第二相对外参和所述第三相对外参，确定所述相机002相对于所述基准坐标系的目标外参。
如前所述，由公式(1)和公式(7)可知旋转矩阵R与第一旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000254
第二旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000255
以及第三旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000256
的关联关系，计算装置600可以根据旋转矩阵R与第一旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000257
第二旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000258
以及第三旋转矩阵
Figure RE-GDA0002657302400000259
的关联关系，确定α，β，γ与
Figure RE-GDA00026573024000002510
的关联关系，并根据所述关联关系确定α，β，γ。由公式(1)和公式(7)可知平移向量T与第一平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002511
第二平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002512
以及第三平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002518
的关联关系，计算装置600可以根据平移向量T与第一平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002513
第二平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002514
以及第三平移向量
Figure RE-GDA00026573024000002515
的关联关系，确定Tx，Ty，Tz与
Figure RE-GDA00026573024000002516
和
Figure RE-GDA00026573024000002517
的关联关系，并基于所述关联关系，确定Tx，Ty，Tz。
综上所述，系统001和方法P100可以利用第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300确定相机002的外参，只需通过人工将第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300放置在预设的位置，计算装置600便可以根据第一定位基站100、第二定位基站200以及第三定位基站300 的测量结果计算相机002的外参，操作过程简单快捷，无需依赖专业标定人员，普通人员按照操作说明即可完成标定，大大节省人工成本和时间成本，并提高外参标定的精度。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者是可能有利的。
综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本说明书需求囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本说明书提出，并且在本说明书的示例性实施例的精神和范围内。
此外，本说明书中的某些术语已被用于描述本说明书的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本说明书的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本说明书的一个或多个实施例中适当地组合。
应当理解，在本说明书的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本说明书的目的，本说明书将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本说明书的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本说明书中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。
本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。
最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本说明书的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本说明书的范围内。因此，本说明书披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本说明书中的实施例采取替代配置来实现本说明书中的申请。因此，本说明书的实施例不限于申请中被精确地描述过的实施例。

Claims (20)

1.一种相机外参标定的系统，用于标定相机外参，包括：
第一定位基站，以第一预设姿态位于所述相机的第一预设位置；
第二定位基站，以第二预设姿态位于待标定场景中的第二预设位置；
第三定位基站；以及
计算装置，与所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站通信连接，并基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别测量其他定位基站相对于当前定位基站的距离和角度。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述第二定位基站的基准面和所述第三定位基站的基准面位于同一空间平面。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述第二定位基站和所述第三定位基站位于所述场景预设的标定平面上。
5.如权利要求3所述的方法，其中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站的测量结果，包括：
所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；
所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；
所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；
所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；
所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度；以及
所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述确定所述相机相对于待所述场景预设的基准坐标系的目标外参，包括：
基于所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定所述相机相对于所述第一定位基站的第一相对外参；
基于所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定所述第二定位基站相对于所述基准坐标系的第二相对外参；
基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，通过定位算法确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参；以及
基于所述第一相对外参、所述第二相对外参和所述第三相对外参，确定所述相机相对于所述基准坐标系的目标外参。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参，包括：
基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参；
基于所述第四相对外参、所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的角度、所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的角度以及所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离或所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对位置，所述第三相对外参包括所述第三相对位置；以及
基于所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度以及所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对姿态，所述第三相对外参包括所述第三相对姿态。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参，包括：
基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对位置；以及
基于所述第四相对位置以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对姿态，
其中，所述第四相对外参包括所述第四相对位置和所述第四相对姿态。
9.如权利要求2所述的系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超带宽（UWB）定位基站，所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他UWB定位基站的UWB信号的时差及相位差信息，确定所述其他UWB定位基站相对于当前UWB定位基站的距离及角度。
10.如权利要求2所述的系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为蓝牙定位基站，所述蓝牙定位基站由蓝牙信号处理模块及阵列天线模块组成，所述蓝牙信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他蓝牙定位基站的蓝牙信号的时差及相位差信息，确定所述其他蓝牙定位基站相对于当前蓝牙定位基站的距离及角度。
11.一种相机外参标定的方法，用于相机外参标定的系统，所述系统包括：
第一定位基站，以第一预设姿态位于所述相机的第一预设位置；
第二定位基站，以第二预设姿态位于待标定场景中的第二预设位置；
第三定位基站；以及
计算装置，与所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站通信连接；
所述方法包括通过所述计算装置：
获取所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果；以及
基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站分别测量其他定位基站相对于当前定位基站的距离和角度。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第二定位基站的基准面和所述第三定位基站的基准面位于同一空间平面。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述第二定位基站和所述第三定位基站位于所述场景的标定平面上。
15.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一定位基站、第二定位基站和第三定位基站的测量结果，包括：
所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；
所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度；
所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；
所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度；
所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度；以及
所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的距离和角度。
16.如权利要求15所述的系统，其中，所述确定所述相机相对于所述场景预设的基准坐标系的目标外参，包括：
基于所述第一预设姿态和所述第一预设位置，确定所述相机相对于所述第一定位基站的第一相对外参；
基于所述第二预设姿态和所述第二预设位置，确定所述第二定位基站相对于所述基准坐标系的第二相对外参；
基于所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站的测量结果，通过定位算法确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参；以及
基于所述第一相对外参、所述第二相对外参和所述第三相对外参，确定所述相机相对于所述基准坐标系的目标外参。
17.如权利要求16所述的系统，其中，所述确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对外参，包括：
基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参；
基于所述第四相对外参、所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的角度、所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的角度以及所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的距离或所述第一定位基站相对于所述第三定位基站的距离，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对位置，所述第三相对外参包括所述第三相对位置；以及
基于所述第二定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度以及所述第三定位基站相对于所述第一定位基站的距离和角度，确定所述第一定位基站相对于所述第二定位基站的第三相对姿态，所述第三相对外参包括所述第三相对姿态。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对外参，包括：
基于所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的距离和角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对位置；以及
基于所述第四相对位置以及所述第二定位基站相对于所述第三定位基站的角度，确定所述第三定位基站相对于所述第二定位基站的第四相对姿态，
其中，所述第四相对外参包括所述第四相对位置和所述第四相对姿态。
19.如权利要求12所述的系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为超带宽（UWB）定位基站，所述UWB定位基站由UWB信号处理模块及阵列天线模块组成，所述UWB信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他UWB定位基站的UWB信号的时差及相位差信息，确定所述其他UWB定位基站相对于当前UWB定位基站的距离及角度。
20.如权利要求12所述的系统，其中，所述第一定位基站、所述第二定位基站和所述第三定位基站为蓝牙定位基站，所述蓝牙定位基站由蓝牙信号处理模块及阵列天线模块组成，所述蓝牙信号处理模块基于所述阵列天线接收到其他蓝牙定位基站的蓝牙信号的时差及相位差信息，确定所述其他蓝牙定位基站相对于当前蓝牙定位基站的距离及角度。
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CN112308930A (zh) * 2020-10-30 2021-02-02 杭州海康威视数字技术股份有限公司 相机外参标定方法、系统及装置
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