[發明專利]一種用于建筑物三維重建的變焦距相機外參數標定方法

有效

• 申請號: 202010431827.3
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111724446B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 劉超;許博強
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T7/13;G06T17/00;G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種用于建筑物三維重建的變焦距相機外參數標定方法，包括以下步驟：1)利用數字圖像處理技術對圖像進行處理，提取滅點在圖像像素坐標系下的坐標；2)通過構建三個坐標系進行相機外參數標定；3)將標定結果用于三維重建中，進行稀疏點云重建與密集點云重建。與現有技術相比，本發明具有大大減少計算量、減少相機內部參數在使用過程中發生改變帶來的誤差、精確度高、魯棒性好等優點。

技術領域

本發明涉及計算機視覺的建筑物三維重建技術領域，尤其是涉及一種用于建筑物三維重建的變焦距相機外參數標定方法。

背景技術

基于計算機視覺的三維重建技術在土木工程中對結構的檢查損傷、評估破壞以及施工監控等方面取得了提供了很大的便利,然而，目前基于計算機視覺的對建筑物的三維重建在具體實施的過程中存在以下幾個方面的問題,一是利用傳統的特征匹配-稀疏重建-密集重建的方法對計算機性能的要求較高，對于普通計算機來說，計算量超出了可承受的范圍，這對實際應用以及研究工作帶來了一些困難,二是隨著技術的進步，越來越多的拍攝設備可以進行自動對焦，自動對焦使得相機的內參數發生了改變，另外在一些極端環境下，內參數也會改變，而傳統的三維重建技術需要事先對相機的內參數進行標定，并利用這些參數，拍攝過程中內參數的變化會使得結果不精確甚至重建失敗。

經過對現有技術的文獻檢索發現，通常的三維重建專利方法都是通性的，針對一般的物體，中國專利CN105389845B“三維重建的圖像獲取方法和系統、三維重建方法和系統”，提供了用于三維重建的圖像的獲取方法和系統、三維重建方法和系統，用于三維重建的圖像的獲取方法包括：控制在空間上分離設置的至少兩個光源中的每個光源的亮度周期性地變化，其中至少兩個光源中至少有一個光源的亮度變化的周期與其他光源不同，或者所述至少兩個光源的亮度變化的周期相同、且其中至少有一個光源的亮度變化的相位與其他光源不同；以及采用在空間上位置不同的至少三個攝像頭分別采集用于三維重建的圖像，其中至少有一個攝像頭進行采集的開始曝光時間與其他攝像頭不同。

中國專利CN105205862B“一種圖像三維重建方法及系統”提出一種圖像三維重建方法及系統，所述方法包括：對原圖像進行預處理，生成第一分辨率二維圖像；對第一分辨率二維圖像進行重采樣，生成比第一分辨率二維圖像的分辨率低的第二分辨率二維圖像；對第二分辨率二維圖像的序列進行三維重建，形成三維重建圖像，并在三維重建圖像中裁剪出由多個塊狀圖像組成三維重建體的感興趣區域；計算感興趣區域的坐標、寬和高，并計算三維重建體圖像序列中的起始幀和終止幀；根據計算的結果對第一分辨率二維圖像的序列逐個進行處理，得到多個塊狀圖像序列；對多個塊狀圖像序列進行三維重建，得到感興趣區域的預覽。

已有的專利中還沒有提出建筑物的高效與高適應性的三維重建方法，沒有有效利用建筑物幾何特點來提高計算效率，且對拍攝各圖片事的相機焦距要求保持不變，無法對變焦距的情形進行三維重建。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種用于建筑物三維重建的變焦距相機外參數標定方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種用于建筑物三維重建的變焦距相機外參數標定方法，包括以下步驟：

1)利用數字圖像處理技術對圖像進行處理，提取滅點在圖像像素坐標系下的坐標；

2)通過構建三個坐標系進行相機外參數標定；

3)將標定結果用于三維重建中，進行稀疏點云重建與密集點云重建。

所述的步驟1)具體包括以下步驟：

11)利用Canny算子進行邊緣檢測；

12)采用Hough變換提取邊緣檢測結果中的直線；

13)通過二次Hough變換進行直線分類，得到在圖像像素坐標系中對應現實坐標系中三個方向的直線集合；