1.全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,所述全視角掃描測量系統(tǒng)包括靶標、測量站、空間三維坐標獲取模塊,其測量站由八棱鏡鼓、單軸轉(zhuǎn)臺、線陣相機、f-θ光學(xué)鏡頭、圖像處理模塊構(gòu)成,全視角掃描測量系統(tǒng)至少包含兩個測量站,
其特征在于,建立測量坐標系,以左側(cè)測量站八棱鏡鼓的中心為測量坐標系原點O,線陣相機光軸為X軸,單軸轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)軸線為Z軸,方向向上,Y軸方向通過右手法則得到,標定獲取全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù),通過外部參數(shù)修正測量模型,利用空間交會測量方法得到被測靶標在測量坐標系下空間三維坐標值,全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量計算方法如下:
其中,X、Y、Z表示被測靶標在系統(tǒng)空間坐標系下的空間三維坐標,Xl=cotαA,Xr=cotαB,Zl=tanβA/sinαA,Zr=tanβB/sinαB,αA,βA表示同一被測靶標相對左側(cè)測量站的水平角度和垂直角度,αB,βB表示同一被測靶標相對右側(cè)測量站的水平角度和垂直角度,以左側(cè)測量站的坐標系為測量坐標系,右側(cè)測量站的坐標系到測量坐標系的旋轉(zhuǎn)矩陣表示為R,位移矢量為T,則
在測量同一被測靶標的測量站為兩個時,從全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量計算公式可以看出,根據(jù)同一被測靶標相對各測量站的水平角度、垂直角度以及作為系統(tǒng)外參的兩測量站之間的轉(zhuǎn)換矩陣和位移矢量得到被測靶標在系統(tǒng)空間坐標系下的空間三維坐標;外參標定主要完成單測量站與世界坐標系之間關(guān)系的確定,從而獲得單測量站與站的位置和姿態(tài)信息,即旋轉(zhuǎn)矩陣R、位移矢量T。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,其特征在于,通過如下步驟獲取旋轉(zhuǎn)矩陣R和位移矢量T:
在空間中選取M個空間點,利用激光測量儀或全站儀,獲得M個空間點的位置信息,將已知位置的空間點設(shè)為控制點,空間點數(shù)量M≥7;
通過單測量站對控制點的角度測量,得到控制點的水平角和垂直角的數(shù)值,借助控制點與單測量站、激光測量儀或全站儀的關(guān)系,解算出單測量站與激光測量儀或全站儀關(guān)系,最終得到單測量站與站的旋轉(zhuǎn)矩陣R和位移矢量T。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,其特征在于,在各測量站的掃描轉(zhuǎn)鏡為八棱鏡鼓時,在計算同一被測靶標相對各測量站的方位角度信息的步驟中,基于同一被測靶標在各測量站坐標系下的圖像像素坐標確定同一被測靶標相對各測量站的垂直角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,其特征在于,基于同一被測靶標在各測量站坐標系下的圖像像素坐標確定所述八棱鏡鼓的與所述圖像像素坐標對應(yīng)的鏡鼓等效掃描角度,從而確定同一被測靶標相對各測量站的水平角度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,其特征在于,利用所述八棱鏡鼓的鏡鼓轉(zhuǎn)動角度與鏡鼓等效掃描角度關(guān)系,確定靶標對應(yīng)的水平角度,表達式如下:
其中,α表示八棱鏡鼓的鏡鼓等效掃描角度,即靶標對應(yīng)的水平角度,θ轉(zhuǎn)動表示八棱鏡鼓的鏡鼓轉(zhuǎn)動角度,L表示掃描物面到八棱鏡鼓反射面中心點的距離,D表示八棱鏡鼓的棱長。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全視角掃描測量系統(tǒng)的外部參數(shù)空間交會測量方法,其特征在于,根據(jù)如下表達式計算同一被測靶標相對各測量站的垂直角度:
β=(y1-y0)/f
其中,β表示垂直角度,y1表示所述靶標在各測量站圖像像素坐標中的縱坐標,單位:像素;y0表示相機主點縱坐標值,單位:像素;y1-y0若為正值,表示靶標在Z軸的正半軸方向,若為負值,表示靶標在Z軸的負半軸方向,f表示f-θ光學(xué)鏡頭的焦距。