[發明專利]基于NED坐標系向量旋轉的SfM點云校正方法

有效

• 申請號: 202011583551.7
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112712559B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 林靖愉;王冉;惠元秀;辛永輝;李路;肖宙軒;劉源
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T17/00;G06F30/20;G01C11/04;G01C17/00;G01C25/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 王力文

1.基于NED坐標系向量旋轉的SfM點云校正方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：建立球面坐標系，并與NED坐標系相互轉換；

S2：在被攝場景內放置參照物，并設置參照物的參照面或參照輔助線；

若設置的參照物為物體時，參照面為設置所述物體的基準面M1和基準面M2，所述基準面M1和基準面M2相交，根據基準面M1的傾向和傾角，計算基準面M1恢復到真實狀態時的旋轉矩陣，求解第二次旋轉，將第一次旋轉校正后的基準面M1的法向量當作旋轉軸，保證基準面M1姿態，求取第二次旋轉的旋轉角，所述物體繞著該面的法向量旋轉至該面姿態正確，再用基準面M2的傾向和傾角進行約束，使所述物體姿態正確，所述基準面M1和基準面M2的法向量NED坐標分別為(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)；

若設置的參照物為水平基準面時，參照輔助線為設置在所述水平基準面表面相交的標記向量1和標記向量2，所述標記向量1的三軸坐標N＝1，E＝0，D＝0，記作(1，0，0)，所述標記向量2的三軸坐標N＝0，E＝1，D＝0，記作(0，1，0)，水平基準面的法向量的NED坐標置于(0，0，1)，所述水平基準面法向量的NED坐標為(x0，y0，z0)；

若設置的參照物為傾斜基準面時，參照輔助線為設置在所述傾斜基準面的走向標記向量和法向量，所述走向標記向量坐標由羅盤測定，換算后記作(x’1，y’1，z’1)，其法向量NED坐標由羅盤測得的球面坐標換算得到，記作(x’2，y’2，z’2)；對應的模型上的走向和傾斜面法向量的NED坐標由點云模型量得，分別記作(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)；

S3：采用羅盤量取參照面或參照輔助線的傾向和傾角，并將其轉換為NED坐標，獲得參照物的真實姿態參數；

S4：獲取被攝場景多方位的圖像集，確保連續圖像間的重疊度不小于60％；

S5：剔除存在問題的照片，將剩余圖片集導入至點云建模軟件中，通過固定流程生成密集點云；

S6：將密集點云導入至虛擬姿態計算軟件中，利用虛擬羅盤測定參照物的初模型姿態參數；

S7：在MATLAB軟件中計算初模型姿態矩陣M和真實姿態矩陣F之間的旋轉矩陣R，其中，尺度變換因子為基準面大小數值與模型大小之比，根據旋轉矩陣和尺度變換因子綜合校正模型；

S8：SfM-MVS點云模型校正之后，再次利用虛擬羅盤工具測定點云模型面產狀，以及多次測量模型內物體大小，驗證模型在尺度和姿態兩方面的校正效果。

2.如權利要求1所述的基于NED坐標系向量旋轉的SfM點云校正方法，其特征在于，所述旋轉矩陣經由兩次選擇得出。

3.如權利要求1所述的基于NED坐標系向量旋轉的SfM點云校正方法，其特征在于，所述參照物采用常溫常壓下不變形的材料制成。