[發(fā)明專利]一種超大范圍視覺測(cè)量的雙相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210181441.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN114663520A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董明利;孫鵬;王智;劉其林;燕必希;王君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/80
• 分類號(hào): G06T7/80;G01B11/02
• 代理公司: 北京恒律知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11416
• 代理人: 龐立巖

本發(fā)明提供一種超大范圍視覺測(cè)量的雙相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法及系統(tǒng)，屬于視覺測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，標(biāo)定方法包括：初始化第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)；通過無(wú)人機(jī)攜帶長(zhǎng)度尺在測(cè)量空間中以各個(gè)姿態(tài)飛行；通過第一相機(jī)及第二相機(jī)采集每個(gè)姿態(tài)下長(zhǎng)度尺兩端的回光反射球的圖像，得到圖像集；確定圖像集中各圖像中各回光反射球的像面二維坐標(biāo)；根據(jù)各圖像中各回光反射球的像面二維坐標(biāo)，確定本質(zhì)矩陣；根據(jù)本質(zhì)矩陣，確定第二相機(jī)相對(duì)于第一相機(jī)的旋轉(zhuǎn)矩陣及平移矩陣；采用光束平差法，對(duì)兩個(gè)相機(jī)的內(nèi)參數(shù)初值及外方位參數(shù)初值進(jìn)行優(yōu)化，得到第一相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)、所述第二相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)及最優(yōu)外參數(shù)。無(wú)需建立標(biāo)定墻，降低了標(biāo)定成本并提高了標(biāo)定精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及視覺測(cè)量領(lǐng)域，特別是涉及一種超大范圍視覺測(cè)量的雙相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著航空航天、大型船舶制造、采礦及新能源工業(yè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，非常規(guī)尺寸工件的需求日益增多，而大尺寸工件一般為十幾米，甚至上百米，與常規(guī)測(cè)量相比，大尺寸測(cè)量在測(cè)量效率、精度以及測(cè)量環(huán)境等方面都有較大的差別，常規(guī)方法一般只針對(duì)特定平面當(dāng)中的幾何量加以測(cè)量處理，所使用的量具也具有較強(qiáng)的專用性，這對(duì)測(cè)量效率與精度形成一定限制，很難實(shí)現(xiàn)大尺寸工件測(cè)量對(duì)于高效率和高精度等方面的需求。大尺寸工件利用常規(guī)測(cè)量方法會(huì)呈現(xiàn)出人工參與度高，測(cè)量范圍較小等缺點(diǎn)。

目前對(duì)于大尺寸工件一般通過空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行測(cè)量，已經(jīng)投入使用的空間坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備包括激光跟蹤儀、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等，這些設(shè)備均采取逐點(diǎn)測(cè)量的方式，不僅實(shí)際效率較低，要求相關(guān)工作人員具備較強(qiáng)的專業(yè)知識(shí)與技能，而且設(shè)備費(fèi)用投入較高，很難實(shí)現(xiàn)對(duì)于大型工件的高精度快速檢測(cè)。

另外還有采用視覺測(cè)量系統(tǒng)對(duì)大尺寸工件進(jìn)行測(cè)量的方法，而相機(jī)標(biāo)定是視覺測(cè)量系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，標(biāo)定定向的精度直接影響著攝影測(cè)量系統(tǒng)最終測(cè)量精度。伴隨著被測(cè)物體積增加，標(biāo)定物的加工制作越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的標(biāo)定是通過拍攝高精度標(biāo)定物、標(biāo)定墻或者標(biāo)定場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際應(yīng)用中，建造與被測(cè)空間大小相匹配的標(biāo)定物是極為困難的，而且標(biāo)定過程極為復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)且成本高，同時(shí)由于缺少高精度的基準(zhǔn)空間坐標(biāo)或者空間長(zhǎng)度，標(biāo)定結(jié)果存在較大的系統(tǒng)誤差。

基于上述問題，亟需一種新的標(biāo)定方法以提高相機(jī)標(biāo)定的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超大范圍視覺測(cè)量的雙相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法及系統(tǒng)，可提高雙相機(jī)的標(biāo)定精度。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種超大范圍視覺測(cè)量的雙相機(jī)聯(lián)合標(biāo)定方法，包括：

初始化第一相機(jī)和第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)，得到第一相機(jī)的內(nèi)參數(shù)初值及第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)初值；

通過無(wú)人機(jī)攜帶長(zhǎng)度尺在測(cè)量空間中以各個(gè)姿態(tài)飛行；所述長(zhǎng)度尺兩端設(shè)置有回光反射球；

通過所述第一相機(jī)及所述第二相機(jī)采集每個(gè)姿態(tài)下長(zhǎng)度尺兩端的回光反射球的圖像，得到圖像集；所述圖像集中包括多對(duì)第一圖像及第二圖像；所述第一圖像為第一相機(jī)采集的圖像，第二圖像為第二相機(jī)采集的圖像；

確定各第一圖像及各第二圖像中各回光反射球的像面二維坐標(biāo)；

根據(jù)各第一圖像及各第二圖像中各回光反射球的像面二維坐標(biāo)，確定本質(zhì)矩陣；

根據(jù)所述本質(zhì)矩陣，確定所述第二相機(jī)相對(duì)于所述第一相機(jī)的旋轉(zhuǎn)矩陣及平移矩陣；所述旋轉(zhuǎn)矩陣及平移矩陣為所述第一相機(jī)與所述第二相機(jī)的外方位參數(shù)初值；

采用光束平差法，對(duì)所述第一相機(jī)的內(nèi)參數(shù)初值、所述第二相機(jī)的內(nèi)參數(shù)初值以及所述外方位參數(shù)初值進(jìn)行優(yōu)化，得到第一相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)、所述第二相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)及最優(yōu)外參數(shù)；

根據(jù)第一相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)、第二相機(jī)的最優(yōu)內(nèi)參數(shù)及最優(yōu)外參數(shù)，通過第一相機(jī)及第二相機(jī)對(duì)大尺寸工件進(jìn)行測(cè)量。