[發(fā)明專利]基于激光點(diǎn)云的無需檢校場(chǎng)的相機(jī)檢校方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911407427.2
• 申請(qǐng)日: 2019-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN111292381A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王志勇;李彩林;郭寶云;俞路路;姚吉利;丁昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;G01C25/00
• 代理公司: 濟(jì)南寶宸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37297
• 代理人: 荊向勇

1.一種基于激光點(diǎn)云的無需檢校場(chǎng)的相機(jī)檢校方法，其特征在于：

步驟1)數(shù)據(jù)采集：應(yīng)用三維激光掃描儀和數(shù)碼相機(jī)采集任意非平面目標(biāo)物體的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)；

步驟2)若獲取兩個(gè)或以上掃描站的三維激光點(diǎn)云時(shí)，首先進(jìn)行三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的整體拼接；對(duì)相機(jī)采集的多視影像進(jìn)行無控制點(diǎn)的自由網(wǎng)光束法平差，獲取稀疏三維點(diǎn)坐標(biāo)、多視影像在自由網(wǎng)坐標(biāo)系下的相對(duì)位置姿態(tài)以及初始的相機(jī)內(nèi)方位元素和鏡頭畸變參數(shù)(x₀,y₀,f,k₁,k₂,k₃,p₁,p₂)；

步驟3)遍歷每一個(gè)影像三維點(diǎn)，查找其在激光點(diǎn)云中最鄰近的n個(gè)點(diǎn)，并由該n個(gè)最鄰近點(diǎn)擬合二次曲面，二次曲面模型如下：

Z_L＝A_iX_L²+B_iX_LY_L+C_iY_L²+E_iX_L+F_iY_L (1)

式中X_L,Y_L,Z_L為三維激光點(diǎn)坐標(biāo)，A_i,B_i,C_i,E_i,F_i為擬合參數(shù)，i＝1,2…N，N為影像三維點(diǎn)個(gè)數(shù)，利用n個(gè)激光點(diǎn)解算出擬合參數(shù)A_i,B_i,C_i,E_i,F_i；

步驟4)逐個(gè)列每個(gè)影像三維點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)誤差方程、影像三維點(diǎn)偏離最鄰近曲面的誤差方程以及影像三維點(diǎn)到最鄰近激光點(diǎn)距離的誤差方程，誤差方程形式如下：

V_S＝A_iX_i²+B_iX_iY_i+C_iY_i²+E_iX_i+F_iY_i-Z_i (8)

其中：

式中P_I為像點(diǎn)觀測(cè)的權(quán)，P_S為影像三維點(diǎn)偏離二次曲面的虛擬觀測(cè)的權(quán)，P_d為影像三維點(diǎn)與激光點(diǎn)距離虛擬觀測(cè)的權(quán)，P_I和P_S根據(jù)先驗(yàn)方差確定，P_d按式(13)方式確定：

δ選取為點(diǎn)云平均間距；

步驟5)當(dāng)影像三維點(diǎn)到最鄰近激光點(diǎn)平均距離小于1.5δ且兩次迭代參數(shù)變化小于10^-4時(shí)，迭代平差解算終止，相機(jī)檢校完成；否則，重復(fù)步驟3到步驟5。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光點(diǎn)云的無需檢校場(chǎng)的相機(jī)檢校方法，其特征在于：還包括步驟6)精度評(píng)估，通過計(jì)算平差后的總單位權(quán)中誤差對(duì)相機(jī)檢校的效果和精度進(jìn)行評(píng)定，計(jì)算公式如式(14)：

其中，n為觀測(cè)方程個(gè)數(shù)，包括虛擬二次曲面觀測(cè)方程和不等式方程，r_t表示外方位元素，r_p表示三維點(diǎn)坐標(biāo)，r_c表示相機(jī)參數(shù)個(gè)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于激光點(diǎn)云的無需檢校場(chǎng)的相機(jī)檢校方法，其特征在于：所述的步驟4)建立的檢校數(shù)學(xué)模型是根據(jù)以下三個(gè)條件構(gòu)建的：1)影像三維點(diǎn)云中每一個(gè)三維點(diǎn)都落在其對(duì)應(yīng)的局部最鄰近激光點(diǎn)云曲面上；2)影像三維點(diǎn)坐標(biāo)、像點(diǎn)坐標(biāo)、影像的內(nèi)外方位元素、鏡頭畸變參數(shù)滿足共線條件方程；3)影像三維點(diǎn)與最鄰近的三維激光點(diǎn)距離盡可能小。