[發(fā)明專利]一種基于線激光的大型場景獲取方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910097994.2
• 申請日: 2009-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN101551918A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯東明;刁常宇;古鑫桐
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T17/40
• 分類號(hào): G06T17/40;G06T7/00;G01B11/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

1.一種基于線激光的大型場景獲取方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在場景周圍架設(shè)若干個(gè)照相機(jī)；

(2)運(yùn)用多相機(jī)標(biāo)定算法進(jìn)行定標(biāo)，計(jì)算得到多個(gè)照相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)；

(3)用來自場景外發(fā)射點(diǎn)A的激光線A掃描整個(gè)場景，所有照相機(jī)在掃描過程中各自拍攝不同時(shí)刻的激光線A，分別得到若干照片；

(4)改變激光線發(fā)射點(diǎn)，用來自場景外發(fā)射點(diǎn)B的激光線B掃描整個(gè)場景，所有照相機(jī)在掃描過程中各自拍攝不同時(shí)刻的激光線B，分別得到若干照片；

針對同一相機(jī)，將步驟(3)中得到的每一張照片與步驟(4)中時(shí)刻與之對應(yīng)的照片作為一組，得到不同時(shí)刻的同時(shí)含有激光線A和激光線B信息的若干組照片；

(5)對步驟(4)得到的若干組照片中的激光線進(jìn)行提取；

(6)對提取的激光線進(jìn)行三維點(diǎn)云計(jì)算，生成整個(gè)場景的三維信息。

2.如權(quán)利要求1所述的基于線激光的大型場景獲取方法，其特征在于，所述的步驟(5)中的激光線的提取包括以下步驟：

1)在沒有激光照射時(shí)拍攝原始照片；

2)含有激光信息的照片上的每個(gè)像素點(diǎn)的像素值減去原始照片上對應(yīng)像素點(diǎn)的像素值，差值大于最大差值的90％的像素點(diǎn)定義為激光線上的點(diǎn)，從而提取得到激光線A和激光線B。

3.如權(quán)利要求1所述的基于線激光的大型場景獲取方法，其特征在于，所述的步驟(6)中對提取的激光線進(jìn)行三維點(diǎn)云計(jì)算包括以下步驟：

1)判斷同一組照片上提取的激光線A和激光線B是否相交，如果不相交則忽略該組照片，處理下一組照片；如果相交則找出相交激光線的交點(diǎn)p，令交點(diǎn)p在照片上的像素坐標(biāo)為(u、v)；

2)利用最小二乘方法計(jì)算得到交點(diǎn)p的空間中的世界坐標(biāo)(X_w，Y_w，Z_w)；i.交點(diǎn)p像素坐標(biāo)和世界坐標(biāo)的關(guān)系如式(1)所示：

Z=uv1=ax0u000ayv000010R0T01XWYWZW1......(1)]]>

令M1=ax0u000ayv000010,]]>M2=R0T01X=XWYWZW1M=M1M2,]]>則

式(1)化簡為式(2)：

Z=uv1=M1M2X=MX......(2)]]>

式中R₀和T分別為像素點(diǎn)從世界坐標(biāo)系到照相機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移矩陣；a_x、a_y、u₀、v₀為照相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)；投影矩陣M通過M₁、M₂求得；

ii.因?yàn)榻稽c(diǎn)p在圖像上的像素坐標(biāo)為(u、v)，所以根據(jù)式(1)或式(2)得到其空間對應(yīng)的一條直線方程，方程表達(dá)式如式(3)所示：

(Xum311-m111)Xw+(Xum321-m121)Yw+(Xum311-m131)Zw=m141-Xum341]]>

(Yum311-m211)Xw+(Yum321-m221)Yw+(Yum331-m231)Zw=m241-Yum341---(34)]]>

iii.設(shè)空間中兩條激光線相交的點(diǎn)P在照相機(jī)L和照相機(jī)R的坐標(biāo)系下的圖像上的像素坐標(biāo)分別為：(u^L、v^L)、(u^R、v^R)；由兩個(gè)照相機(jī)坐標(biāo)系下的圖像上的兩個(gè)像素坐標(biāo)確定了兩條過p點(diǎn)的直線，所述的兩條直線在空間上交于p點(diǎn)；根據(jù)式(3)將這兩條直線的方程聯(lián)立，如式(4)所示：

(uLm31L-m11L)x+(uLm32L-m12L)y+(uLm33L-m13L)z=m14L-uLm34L(vLm31L-m21L)x+(vLm32L-m22L)y+(vLm33L-m23L)z=m24L-vLm34L(uRm31R-m11R)x+(uRm32R-m12R)y+(uRm33R-m13R)z=m14R-uRm34R(vRm31R-m21R)x+(vRm32R-m22R)y+(vRm33R-m23R)z=m24R-vRm34R---(4)]]>

由(4)式求得交點(diǎn)p在空間中的世界坐標(biāo)(x，y，z)；

3)根據(jù)公式(4)求得每組相交點(diǎn)的世界坐標(biāo)，所有點(diǎn)的世界坐標(biāo)形成三維點(diǎn)云，然后將這些坐標(biāo)寫入文件生成整個(gè)場景的三維信息。