多台摄像机标定方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明一种多台摄像机的标定方法和系统，尤其是涉及一种通过动态选择一个或 者多个参考摄像机作为参考摄像机，来提1?由多台摄像机组成的摄像机网络的标定精度的 方法和系统。
【背景技术】
[0002] 近来，对人进行跟踪定位系统的研究已经不再局限于原来的在约束条件下的定位 跟踪，如实验室环境中，现有的研究场景已经扩大到如地铁站，机场等复杂的真实场景中。 另外，对于现有的视频监控系统，不仅要求它能准确地给出跟踪到的人在二维图像中的坐 标，还要求其能给出所跟踪到的人在真实三维空间中的位置。为了满足上述需求，基于多个 双目立体相机的跟踪系统应运而生，该系统中的每台双目立体相机与一个中央服务器通过 网络连接，每个双目立体相机跟踪到出现在其工作视野中的人后，输出人在其摄像机坐标 系中的坐标，然后它们将其跟踪结果通过网络传送到服务器端。服务器端则将每台相机的 跟踪结果做融合操作，以提高系统最终跟踪定位的准确度。
[0003] 实现上述基于多个双目立体相机定位系统的一个重要前提是对所有部署的双目 相机进行标定，即求取每台相机的外参，通过相机的外参可以将摄像机坐标系下的跟踪结 果转换到一个统一的真实世界坐标系下，从而完成服务器端的对多台相机跟踪结果的融合 操作。因此，要精确定位被跟踪对象，首先需要对多个双目相机的位置的标定要精确。
[0004] 要标定多个双目相机的位置，需要设置一个参考点，并基于该参考点对多个双目 相机进行位置标定。通常的方式是选取其中一个双目相机作为参考相机，并基于该参考双 目相机对其他待标定双目相机依次进行标定。具体而言，就是基于一个已知双目相机的位 置，对与该已知双目相机具有重叠视场的未标定双目相机的位置进行标定。通过将已知尺 寸的对象放置到已知双目相机和未标定双目相机的重叠视场内，根据已知尺寸对象的具体 尺寸、已知双目相机的内部参数(相机坐标系统）和外部参数以及待标定双目相机的内部参 数，就可以计算出待标定双目相机的外部参数。很显然，这种方法采用一种顺序的方式来标 定所部署的相机，而非一次就可以标定完所有相机，相机的标定顺序根据它们视场的交叠 情况以及参考双目相机的选取而定。而且，由于该方法采取了一种顺序的方式来标定所部 署的相机，因此，待标定双目相机的标定结果与和它有重叠视场的已标定双目相机的标定 结果有关，因此存在标定误差的累积传播问题。在这种情况下，当一个待跟踪对象进入到标 定误差较大的双目相机的视场中，而不在标定误差较小的双目相机的视场中时，可能由于 双目相机的误差较大而导致对象的位置定位不准确。因此，这就涉及到如何在多个双目相 机的标定过程中提高多个双目相机的整体标定精度的问题。
【发明内容】
[0005] 为了解决现有技术中参考相机的标定精度高而非参考相机由于误差积累而导致 标定精度较低的上述问题，本发明提出了一种标定多个相机的方法，该方法能够提高多个 相机的整体精度。
[0006] 根据本发明的一种标定多台摄像机的方法，包括：对所述多台摄像机进行系统时 间同步；基于每台摄像机输出的包含被跟踪对象的跟踪结果所附加的时间戳信息，建立所 述多台摄像机间的视场重叠区域关系图；计算在所述视场重叠区域关系图每一个视场重叠 区域内提取到的被跟踪对象的轨迹点的平均深度误差估计值，利用所计算的平均深度误差 估计值估计所述视场重叠区域关系图中对应于所述每一个视场重叠区域的一跳的标定误 差放大倍数，并基于所估计的标定误差放大倍数赋予对应的一跳一个权值，从而将所述视 场重叠区域关系图转换成带权值的视场重叠区域关系图；以及基于带权值的视场重叠区域 关系图，采用Di jkstra算法，计算任意摄像机作为参考摄像机进行标定时所述多台摄像机 之间具有标定累积误差，获取所计算的标定累积误差中的最小累积误差，并将与所述最小 标定累积误差对应的参考摄像机确定为所述多台摄像机的参考摄像机。
[0007] 根据本发明标定多台摄像机的方法，其还包括：当所确定的参考摄像机与每台非 参考摄像机之间标定路径上的累积标定误差值小于预定阈值时，直接输出所确定的参考摄 像机；当所确定的参考摄像机与每台非参考摄像机之间标定路径上的累积标定误差值大于 或等于预定阈值时，则将超购预定阈值的标定路径中标定误差放大倍数最大的一跳断开， 从而将所述多台摄像机分成多个子摄像机簇，并相应地形成多个子视场重叠区域关系图， 并且针对每个子视场重叠区域关系图采用Di jkstra算法确定每个子摄像机簇中的参考摄 像机。
[0008] 根据本发明的标定多台摄像机的方法，其中基于每台摄像机输出的包含被跟踪对 象的结果所附加的时间戳信息，建立所述多台摄像机间的视场重叠区域关系图的步骤包 括：比较所部署的任意两台摄像机对跟踪对象的跟踪结果的时间戳，若两台摄像机的跟踪 结果存在相同的时间戳信息，则可以判断这两台摄像机间存在视场区域的重叠，并将这种 关系用视场重叠区域关系图来表示，其中视场重叠区域关系图中的节点对应于所述多台摄 像机中的一台摄像机，而节点之间的边代表该边所连接的两个节点所代表的摄像机之间存 在视场重置关系。
[0009] 根据本发明的标定多台摄像机的方法，其中计算在所述视场重叠区域关系图每一 个视场重叠区域内提取到的被跟踪对象的轨迹点的平均深度误差估计值的步骤包括：对于 出现在任意两台摄像机视场交叠区域内的每一个轨迹点，求取每一个轨迹点分别到这两台 摄像机的平均深度估计误差，并按照升序将所计算的每个轨迹点的平均深度估计误差依次 排列；以及取最小的η个平均深度估计误差求平均值，并该平均值作为这两台摄像机间的 标定误差放大倍数。
[0010] 根据本发明的标定多台摄像机的方法，其中所述最小路径算法采用最小代价表保 存采用任意摄像机作为参考摄像机进行标定时到其它摄像机之间的标定累积误差，并根据 最小代价表选择最小累积标定误差所对应的摄像机作为参考摄像机。
[0011] 根据本发明的另一个方面，提供了一种标定多台摄像机的系统，包括：同步单元， 对所述多台摄像机进行系统时间同步；视场重叠区域关系图创建单元，基于每台摄像机输 出的包含被跟踪对象的跟踪结果图像所附加的时间戳信息，建立所述多台摄像机间的视场 重叠区域关系图；权值计算单元，计算在所述视场重叠区域关系图每一个视场重叠区域内 提取到的被跟踪对象的轨迹点的平均深度误差估计值，利用所计算的平均深度误差估计值 估计所述视场重叠区域关系图中对应于所述每一个视场重叠区域的一跳的标定误差放大 倍数，并基于所估计的标定误差放大倍数赋予对应的一跳一个权值，从而将所述视场重叠 区域关系图转换成带权值的视场重叠区域关系图；以及最小路径获取单元，基于带权值的 视场重叠区域关系图，采用Di jkstra算法，计算任意摄像机作为参考摄像机进行标定时所 述多台摄像机之间具有标定累积误差，获取所计算的标定累积误差中的最小累积误差，并 将与所述最小标定累积误差对应的参考摄像机确定为所述多台摄像机的参考摄像机。
【附图说明】
[0012] 通过阅读结合附图考虑的以下本发明的优选实施例的详细描述，将更好地理解本 发明的以上和其他目标、特征、优点和技术及工业重要性。
[0013] 图1是根据本发明一个实施例的解释一个人经过若干个摄像机视场交叠区域的 示意图。
[0014] 图2是根据本发明一个实施例的解释根据提取到的人跟踪结果上所附加的时间 戳来判断两台双目立体相机是否存在视场交叠情况的示意图。
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