[發明專利]一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法

在審

• 申請號: 202110299543.8
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113091607A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 趙祚喜;朱裕昌;謝超世;邱志;張壯壯;林旭;黃淵;曹陽陽
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 付茵茵

1.一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：包括如下步驟：

步驟一：架設手機三腳架并夾緊智能手機，合適位置布置長度已知的輔助測量棒；

步驟二：打開智能手機的相機拍攝測量圖像并獲取測量圖像中輔助測量棒兩端的像素坐標；

步驟三：根據相似三角形原理，由智能手機相機的焦距、輔助測量棒的真實長度與測量圖像中的輔助測量棒的長度計算空間點的深度，深度位于手機相機坐標系z軸方向；

步驟四：獲取測量圖像中待測空間點的像素坐標，根據相似三角形原理，由待測空間點的像素坐標、智能手機相機的焦距、步驟三所求的深度計算空間點在手機相機坐標系下x、y軸方向的坐標值。

2.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟一中，合適位置的選取滿足：輔助測量棒與待測空間點處于同一測量平面；通過水平儀調整手機三腳架使得智能手機的相機成像平面與測量平面平行。

3.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟一中，輔助測量棒的布置方式為粘貼、懸掛或豎立。

4.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟一中，輔助測量棒為長度已知的直棒。

5.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟二中，測量圖像包括完整的輔助測量棒和待測空間點。

6.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：開展步驟三之前，智能手機打開所拍攝的測量圖像，查看測量圖像的詳細信息，獲取拍攝時的焦距f與圖像分辨率，其中圖像分辨率中兩邊邊長的一半即為主點坐標。

7.按照權利要求6所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟三中，相似三角形原理計算公式如下：

其中，l_img為拍攝的測量圖像中輔助測量棒的長度；L_rea為輔助測量棒在空間中實際的長度；f為拍攝測量圖像時的手機相機焦距，通過查看測量圖像詳細信息獲得；Z為測量平面到手機相機光心的距離，即待測空間點的深度或待測空間點在手機相機坐標系下的Z軸方向的坐標值；

上述相似三角形原理中，輔助測量棒在測量圖像中的長度計算公式如下：

其中，S_pixel為單個正方形像素的邊長，(u₁,v₁)、(u₂,v₂)為輔助測量棒兩個端點在測量圖像中的像素坐標；

則待測空間點的深度計算公式如下：

8.按照權利要求7所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟四中，根據相似三角形原理計算待測空間點在手機相機坐標系下x、y軸方向的坐標值，計算公式如下：

其中，X、Y為待測空間點在手機相機坐標系下x、y軸方向的坐標值；(u,v)為待測空間點的像素坐標；(u₀,v₀)為主點坐標。

9.按照權利要求8所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：忽略智能手機相機畸變，主點坐標看作測量圖像的中心點，測量圖像分辨率的一半即為主點坐標。

10.按照權利要求1所述的一種單臺智能手機免標定的空間點坐標測量方法，其特征在于：步驟一中，輔助測量棒為拍攝場景中長度已知的線條。