[發明專利]一種用于攝影測量的相機外參數標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201410549442.1
• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104240262A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 楊威;賀善金;周進;羅劍;王衛文
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01C11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種用于攝影測量的相機外參數標定裝置，其特征在于由靶標桿、對中桿、調平機構和測量基準點四個部分組成；靶標桿在標定桿機構上方，靶標桿為長方體，靶標上面安裝有10個一列的圓形標志點，標志點圓心在靶標平面成直線排列；靶標桿下方是對中桿，用于對準測量基準點，保證標定架設的位置精度，且標志點連線與對中桿中軸線在同一直線上，且每個標志點圓心到對中桿底部的距離已知；若標定桿下方基準點的位置坐標已知，當對中桿垂直于水平面，則通過預先標定的基準點坐標，即可以獲得每個圓形標志點的中心在基準坐標系下的坐標，其中基準坐標系的Y軸垂直于水平面，調平機構具體如下：在對中桿后面有兩根支撐桿，對中桿與兩根支撐桿所組成的平面垂直，支撐桿底部靠近地面位置有調平螺釘，用于調節水平，利用傾斜角傳感器固定在載物臺上，然后通過旋轉調平螺釘，使傳感器讀數達到最接近0值即可；此外，當對中桿下端與基準點位連接后，且調平機構調整水平，整個標定裝置可以繞基準點豎直方向進行360°旋轉，使得靶標桿可以被多個相機觀測，從而可以實現多臺相機同時標定。

2.一種用于攝影測量的相機外參數標定方法，利用權利要求1所述標定裝置，其特征在于，外參數標定方法流程如下：

步驟1)、在標定桿安放位置預埋有4個測量基準點，其在基準坐標系下的三維坐標事前已測；

步驟2)、首先將靶標下方的對中桿放置在點位1上，然后調整標定桿支架底部的調平機構使整個靶標桿垂直于水平面，如圖5所示；在靶標桿底部的安裝平板上有傾斜量傳感器，可根據其讀數判斷當前位置是否已調平；

步驟3)、然后使用相機拍攝當前的靶標桿圖像并記錄；接著將靶標桿移動到點位2，重復上述對準和調平的過程，然后拍攝在點位2處的靶標桿圖像；直到4個點位的圖像拍攝完畢，則對該相機的外參數標定工作完成；

步驟4)、若同時標定多臺相機，當靶標桿處于某一基準點位時，可以使標定裝置繞基準點豎直方向旋轉，使得靶標標志點能夠被下一臺相機觀測到，并拍攝靶標圖像，從而簡化多臺相機標定流程，完成多臺相機標定；

步驟5)、根據預先標定四個基準點在基準坐標系下的坐標，可以標定裝置調節水平后，其平面板上的十個標志點在基準坐標系下的坐標；

步驟6)、通過外參數標定裝置采集四幅圓形標志點圖像，利用橢圓擬合的方法提取標志點中心坐標，通過拼接，組合成四十個標志點成像數據；

步驟7)、輸入標志點在基準坐標系下坐標和成像提取的像素坐標，以及相機內參數，計算相機外參數，即相機在基準坐標系的光心位置和相機坐標系到基準坐標系的旋轉矩陣。

3.根據權利要求2所述相機外參數標定方法，其特征在于，對于多個相機，標定裝置可以基準點為中心進行旋轉，使標志點平面對著需要標定的相機，重復步驟5)-步驟7)，可以完成所有相機的標定。