一种MR混合摄影相机的标定方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种MR混合摄影相机的标定方法和系统，通过室内定位系统获取多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标；然后，根据所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标，求解矩阵G；并分解所述矩阵G，得到旋转矩阵、位移向量及内参矩阵；最后，按照所得旋转矩阵、位移向量及内参矩阵设置虚拟相机位姿和内参。通过该方法能够准确的确定虚拟相机，与物理相机一致的位姿和内参，以使虚拟相机的坐标系与物理相机坐标系重合，虚拟相机中的像与在物理相机中的像重合，从而使两个相机拍摄的画面充分对齐，拍摄的像完美的嵌合在一起。摄的像完美的嵌合在一起。摄的像完美的嵌合在一起。

【技术实现步骤摘要】
一种MR混合摄影相机的标定方法和系统


[0001]本专利技术涉及相机标定
，更具体的说是涉及一种MR混合摄影相机的标定方法和系统。

技术介绍

[0002]在当代，虚拟现实摄影得到了越来越广泛的应用，借助于虚拟拍摄，我们可以显著降低拍摄成本，甚至可以实现拍摄虚拟物体与真实世界的交互。
[0003]虚拟现实摄影中，MR混合摄影技术较VR、AR技术展现出诸多优势，越来越成为摄影技术发展主流，在MR混合摄影技术中，需同时的把物理世界中的事物和虚拟世界的事物同时拍摄，这就需对物理相机和虚拟相机进行校准，
[0004]目前，一般是将tracker固定在相机的上面，手动测量两者之间的相对距离，并据此推算出虚拟相机和物理相机之间的初始偏移量，然后在拍摄的过程中对这个偏移量的六个自由度进行微调，以达到虚拟相机的画面和物理相机的画面对齐的状态。此方案精度较低，而且需要在系统运行时进一步的微调，过程较为繁琐。
[0005]因此，如何提供一种标定方法，提高虚拟相机和物理相机的校准效率及精度，使物理相机和虚拟相机高度重合是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种MR混合摄影相机的标定方法和系统，
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术公开了一种MR混合摄影相机的标定方法，其特征在于，包括：
[0009]S1、获取多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标；
>[0010]S2、根据所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟坐标系中的坐标，求解矩阵G；
[0011]S3、分解所述矩阵G，得到旋转矩阵、位移向量及内参矩阵；
[0012]S4、根据所述旋转矩阵、位移向量及内参矩阵设置虚拟相机的位姿和内参。
[0013]优选的，S1中，利用定位基站和跟踪器获取所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标，所述跟踪器有两个。
[0014]优选的，所述定位基站的数量由跟踪的物理空间大小确定。
[0015]优选的，S1中，获取步骤包括：
[0016]S11、根据所述定位基站建立世界坐标系，所述跟踪器一作为三维世界中的点，所述跟踪器二作为虚拟相机，且与所述物理相机保持位置固定不变；
[0017]S12、根据所述世界坐标系，得到所述虚拟相机坐标系；
[0018]S13、将所述跟踪器一在所述世界坐标系中的坐标，转换到所述虚拟坐标系中的坐标；
[0019]S14、通过物理相机，得到所述跟踪器一的像素坐标。
[0020]S15、移动所述跟踪器一，重复步骤S11
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S14，得到多对所述物理相机中的像素坐标及对应的虚拟坐标系中的坐标。
[0021]优选的，所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标至少有6对。
[0022]另一方面，本专利技术公开了一种执行权利要求1
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5任一所述的一种MR混合摄影相机的标定方法的MR混合摄影相机的标定系统，其特征在于，包括：
[0023]数据获取模块，用于获取多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标；
[0024]数据处理模块，用于根据多对所述物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标求解旋转矩阵、位移向量及内参矩阵；
[0025]虚拟相机参数更新模块，用于根据所述旋转矩阵、位移向量及内参矩阵设置虚拟相机位姿和内参。
[0026]优选的，所述数据获取模块包括定位基站和两个跟踪器，所述定位基站的数量由跟踪的物理空间大小确定。
[0027]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开的标定方法和系统，能够得到物理相机的位姿和内参，并设置虚拟相机，使其具有和物理相机一致的位姿和内参，以提高虚拟相机和物理相机的校准效率及精度，从而使虚拟相机的坐标系与物理相机坐标系重合，虚拟相机中的像与在物理相机中的像重合，以达到两个相机拍摄的画面充分对齐，拍摄的像完美的嵌合在一起的效果。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0029]图1附图为本专利技术提供的MR混合摄影相机的标定方法流程图；
[0030]图2附图为本专利技术提供的标定中，各部分位置示意图；
[0031]图3附图为本专利技术提供的标定数据获取流程图。
具体实施方式
[0032]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]本专利技术实施例公开了一种MR混合摄影相机的标定方法和系统，通过本专利技术公开的标定方法和系统，能够使虚拟相机的坐标系与物理相机坐标系重合，虚拟相机中的像与在物理相机中的像重合，从而使两个相机拍摄的画面充分对齐，拍摄的像完美的嵌合在一起，达到栩栩如生的效果。
[0034]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实
施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0035]一方面，本专利技术公开了一种MR混合摄影相机的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：(如图1)
[0036]S1、获取多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标；
[0037]本专利技术中，满足一定精度的所有的室内定位系统都可以用于坐标数据的获取，在一种实施例中，利用比较便宜常见的VR定位系统，即基于Lighthouse室内定位系统实现MR混合摄影相机的标定，
[0038]具体的，Lighthouse室内定位系统需要的设备包括：定位基站和跟踪器一和跟踪器二，本专利技术实施例中，使用tracker1和tracker2作为跟踪器，
[0039]其中，定位基站数量的根据需要跟踪的物理空间大小，从2个到4个不等；另外两个tracker，用于MR相机标定，具体的，将tracker1作为定位器，也可以理解为下面算法中三维世界中的点，tracker2作为虚拟相机，固定到物理相机上面，在整个标定流程中，要始终保证这两者的位置(旋转及位移)是固定不变的，如图2；
[0040]然后，利用定位基站建立世界坐标系，并根据世界坐标系，建立虚拟相机的虚拟坐标系，此时，虚拟相机实际上为HTC tracker，该系统会提供每一个连接到基站的tracker的位姿，包括世界坐标和世界旋转，
[0041]进一步，数据获取流程如图3所示，
[0042]打开HTC vive系统，获取到定位tr本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MR混合摄影相机的标定方法，其特征在于，包括：S1、获取多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标；S2、根据所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟坐标系中的坐标，求解矩阵G；S3、分解所述矩阵G，得到旋转矩阵、位移向量及内参矩阵；S4、根据所述旋转矩阵、位移向量及内参矩阵确定虚拟相机的位姿和内参。2.根据权利要求1所述的一种MR混合摄影相机的标定方法，其特征在于，S1中，利用定位基站、跟踪器一和跟踪器二获取所述多对物理相机中的像素坐标及对应的虚拟相机坐标系中的坐标，获取步骤包括：S11、根据所述定位基站建立世界坐标系，获取所述跟踪器一在世界坐标系中的坐标，所述跟踪器二作为虚拟相机，且与所述物理相机保持位置固定不变；S12、根据所述世界坐标系，得到所述虚拟相机坐标系；S13、将所述跟踪器一在所述世界坐标系中的坐标，转换到所述虚拟坐标系中的坐标；S14、通过物理相机，得到所述跟踪器一的像素坐标。S15、移动所述跟踪器一，重复步骤S11
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S1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王松坡，
申请(专利权)人：北京中科深智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：