[發(fā)明專利]基于三維激光點云的全景相機標定方法

有效

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• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN103994779B
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 鐘若飛;孫振興;宮輝力
• 申請（專利權）人: 首都師范大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙)11435
• 代理人: 孟阿妮

技術領域

本發(fā)明涉及測繪技術領域，尤其涉及一種基于三維激光點云的全景相機標定方法。

背景技術

相機標定時攝影測量、視覺檢測、計算機視覺定領域的重點研究課題之一，在測繪、工業(yè)控制、導航、軍事等領域得到了極大的應用。相機標定為視覺圖像的兩維信息與實際三維物體世界提供了對應、轉換的定量關系。

隨著信息科技的飛速發(fā)展，全景影像作為一種新興技術，在近些年來得到了廣泛應用，Google、Soso、Here、BaiDu等大型網絡地圖陸續(xù)推出了街景地圖，為人們的出行和相關行業(yè)的應用提供了極大的便利。目前使用最廣泛的全景拼接方法是使用全景相機拍攝360°的空間影像，然后投影到全景模型上，生成全景影像，其中最關鍵的就是全景相機中各子相機內參數與外參數的準確與否，直接關系到全景影像質量的高低。

傳統(tǒng)的相機拼接方法，需要建立標定場，測量控制點坐標，方法比較繁瑣，而且一次只能標定一個相機，無法滿足一次性對組成全景相機的多個子相機進行標定。

發(fā)明內容

在下文中給出關于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。

本發(fā)明提供一種基于三維激光點云的全景相機標定方法，包括：

獲取地物穩(wěn)定的場景中所述地物的三維激光點云；

在所述場景中通過全景相機獲取組成所述全景相機的各子相機的單張標定影像；

根據所述三維激光點云獲取所需控制點的坐標；

根據所述控制點與所述單張標定影像的映射關系，在所述各單張標定影像中獲取與所述控制點對應的像點坐標；

根據所述控制點的坐標及所述像點坐標，通過張正友標定法解算所述全景相機中各個子相機的內參數及外參數。

本發(fā)明提供的上述方案，不需要建立標定場，通過三維激光掃描儀獲取三維激光點云，并根據場景的三維激光點云，確定所需控制點坐標，并根據控制點與單張標定影像的映射關系，在各單張標定影像中獲取與控制點對應的像點坐標，通過對控制點的坐標及像點坐標的求解，即可得出全景相機中各個子相機的內參數及外參數。操作便捷、快速、精度高。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種基于三維激光點云的全景相機標定方法，包括：

獲取地物穩(wěn)定的場景中所述地物的三維激光點云；

選擇一處地物穩(wěn)定的場景，一般可以選擇周圍全有高樓的場景，在該場景中架設三維激光掃描儀，對場景進行掃描，以獲取場景中地物的三維激光點云。本文所指的地物穩(wěn)定的場景可以理解為場景內的物體均處于靜止狀態(tài)。

在所述場景中通過全景相機獲取組成所述全景相機的各子相機的單張標定影像；

在架設三維激光掃描儀的同一場景中，通過全景相機獲取組成所述全景相機的各子相機的單張標定影像。全景相機的設置位置可以與三維激光掃描儀相同，也可以不同。作為一種優(yōu)選方式，全景相機的設置位置盡量的靠近場景的中心位置。這樣可以保證標定的精度。在場景中，三維激光掃描儀的架設位置是不限的，但最好不過于靠近場景中的一側。

根據所述三維激光點云獲取所需控制點的坐標；

三維激光點云是激光照射物體表面時，所反射的激光會攜帶方位、距離、三維坐標等信息。三維激光點云中的各點均與物體表面存在一一對應的映射關系。在場景中選取多個控制點，控制點可以是物體表面的點。根據三維激光點云與場景的映射關系便可得到控制點的坐標。三維激光掃描儀的掃描精度可以達到±1mm，此精度高于全站儀的精度，通過三維激光掃描儀來最終獲取控制點坐標，避免了采用全站儀打點的繁瑣操作，且精度高。

根據所述控制點與所述單張標定影像的映射關系，在所述各單張標定影像中獲取與所述控制點對應的像點坐標；

所選取的每個控制點在對應的單張標定影像中均有相應的像點與之一一對應。通過這種一一對應的關系，來確定控制點映射到相應單張標定影像內的像點的像點坐標。

根據所述控制點坐標及所述像點坐標，通過張正友標定法解算所述全景相機中各個子相機的內參數及外參數。其中，張正友標定法是本領域的公知技術，這里不對其具體算法進行贅述。