[發明專利]單目相機實現動態點三維測量方法

在審

• 申請號: 201810993791.0
• 申請日: 2018-08-29
• 公開（公告）號: CN109146959A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 趙祚喜;馮榮;可欣榮;郭云志;陳楚;談婷;馬昆鵬
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G06T7/70
• 分類號: G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李君

1.一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述方法包括：

在空間非運動剛體某一位置建立全局坐標系，并在該全局坐標系上粘貼多個坐標已知的控制點；

根據每個控制點的坐標與該控制點在單目相機像平面中的成像點像素坐標之間的線性變換關系，標定出單目相機的內外參數；

利用多臺激光發射器發出多條激光光束，每條激光光束打在動態測量點所在平面上產生一個激光點；

利用單目相機采集控制點和動態測量點所在平面的初始圖像，以及采集動態測量點所在平面在空間運動過程中的序列圖像，根據單目相機的內外參數，確定每個激光點的實時空間坐標；

根據每個激光點的實時空間坐標，確定動態測量點所在平面的方程，從而確定動態測量點的實時三維坐標。

2.根據權利要求1所述的一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述方法在標定出單目相機的內外參數之前，還包括：

在空間固定單目相機的擺放位置，并調整單目相機的焦距，使單目相機的鏡頭對準控制點和動態測量點所在平面。

3.根據權利要求1或2所述的一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述全局坐標系上的控制點為至少六個，且至少四個控制點不共面。

4.根據權利要求1或2所述的一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述每個控制點的坐標與該控制點在單目相機的像平面中的成像點像素坐標之間的線性變換關系為：

式中，f為單目相機的焦距；(du，dv)為單個像素尺寸；u_i和v_i為每個控制點在單目相機像平面中的成像點像素坐標，x_wi、y_wi、z_wi為每個控制點在全局坐標系下的坐標，其中1≤i≤N，N為控制點的數量；r_ij為正交旋轉矩陣R_3×3中的元素，其中i,j＝1,2,3；T_3×1＝(x₀，y₀，z₀)^T為全局坐標系原點在單目相機坐標系下的坐標；(u₀，v₀)為單目相機像平面中焦點的像素坐標。

5.根據權利要求1或2所述的一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述根據單目相機的內外參數，確定每個激光點的實時空間坐標，具體包括：

確定每條激光束的直線方程；

根據單目相機的內外參數，得到每個激光點在單目相機像平面中的成像點與單目相機光心的連線方程；

根據每條激光束的直線方程，以及每個激光點在單目相機像平面中的成像點與單目相機光心的連線方程，確定每個激光點的實時空間坐標。

6.根據權利要求5所述的一種單目相機實現動態點三維測量方法，其特征在于：所述每條激光束的直線方程，如下式：

式中，T_2i-1(x_2i-1，y_2i-1，z_2i-1)、T_2i(x_2i，y_2i，z_2i)分別為每條激光束上在全局坐標系下可測得的點，其中1≤i≤N，N為激光束的數量。