[發明專利]一種激光攝影測量系統及相機標定方法

有效

• 申請號: 201610065915.X
• 申請日: 2016-01-31
• 公開（公告）號: CN105486289B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 李學藝;呂永剛;曾慶良;張鑫;鐘佩思;王寧寧;趙丹丹;張慶雪
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C25/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 顏洪嶺

1.一種激光攝影測量系統的相機標定方法，所述激光攝影測量系統包括測量裝置，所述測量裝置包括底座、支架及計算機；所述支架設置在底座上，在支架上設置有相機、激光測距儀和線激光發射器，激光測距儀與線激光發射器位于同一垂線上，在激光測距儀的兩側對稱設置兩臺所述的相機，所述計算機分別與相機、激光測距儀、線激光發射器電連接；

所述激光攝影測量系統還包括標定裝置，所述標定裝置包括物方標識點和三個物方板，三個物方板的外形均為正方形，三個物方板前后依次同軸平行設置且三個物方板的邊長依次增大，在每個物方板上設置八個所述的物方標識點，八個物方標識點按如下方式分布：在每條邊的中點設置一個物方標識點，在相鄰兩條邊的交點設置一個物方標識點；

其特征在于，包括以下步驟，

(1)將測量裝置放置在標定裝置的正前方，建立物方坐標系，并記錄各物方標識點在物方坐標系下的物方坐標(X_ci，Y_ci，Z_ci)(i＝1,2…24)；

(2)通過計算機控制相機對三個物方板拍照，得到物方標識點的圖像數據，通過計算機內部執行程序識別出圖像數據中物方標識點在相機的像坐標系下的實際像坐標(x_0i,y_0i)(i＝1,2…24)；

(3)對每臺相機的9個相機參數賦初值，9個相機參數包括相機的線坐標(X_s，Y_s，Z_s)、角坐標像主點相對于影像中心的位置x₀、y₀和焦距f，各參數初始化賦值如下：

X_s＝(∑X_ci)/24，Y_s＝(∑Y_ci)/24，Z_s＝(∑Z_ci)/24；

利用相機角坐標的初始值確定旋轉矩陣R：

(4)根據公式(2)計算各物方標識點(X_i,Y_i,Z_i)(i＝1,2…24)在像坐標系下的理論像坐標(x_i，y_i)(i＝1,2…24)，

xi-x0=-fa1(Xi-XS)+b1(Yi-YS)+c1(Zi-ZS)a3(Xi-XS)+b3(Yi-YS)+c3(Zi-ZS)yi-y0=-fa2(Xi-XS)+b2(Yi-YS)+c2(Zi-ZS)a3(Xi-XS)+b3(Yi-YS)+c3(Zi-ZS)---(2)]]>

然后根據旋轉矩陣R、理論像坐標(x_i，y_i)(i＝1,2…24)和實際像坐標(x_0i,y_0i)(i＝1,2…24)按照最小二乘法計算得到誤差方程式系數矩陣A_i(i＝1,2…24)，并利用物方標識點的實際像坐標(x_0i,y_0i)(i＝1,2…24)減去理論像坐標值(x_i，y_i)(i＝1,2…24)構成誤差矩陣L_i(i＝1,2…24)：

L_i＝[l_x,l_y]^T＝[x_0i–x_i，y_0i-y_i]^T；

(5)根據各物方標識點的誤差方程式系數矩陣A_i(i＝1,2…24)和誤差矩陣L_i(i＝1,2…24)分別構造兩大矩陣A和L：A＝[A₁A₂……A₂₄]^T，L＝[L₁L₂……L₂₄]^T；

然后構造法方程，

(6)求解法方程(3)便可從公式右端得到各相機參數的修正量，判斷三個角坐標對應的修正量是否都小于規定的閾值Δ，若滿足條件則計算結束；若不滿足條件，通過解算出來的9個相機參數的修正量修改相機參數值，然后重復步驟(3)～(6)；若迭代解算次數超過20次仍然不滿足條件，則說明硬件攝影測量系統有問題。