基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，獲取地物穩(wěn)定的場(chǎng)景中地物的三維激光點(diǎn)云；在場(chǎng)景中通過(guò)全景相機(jī)獲取組成全景相機(jī)的各子相機(jī)的單張標(biāo)定影像；根據(jù)三維激光點(diǎn)云獲取所需控制點(diǎn)的坐標(biāo)；在各單張標(biāo)定影像中獲取與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)；根據(jù)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)張正友標(biāo)定法解算全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)。上述方案，不需要建立標(biāo)定場(chǎng)，根據(jù)場(chǎng)景三維激光點(diǎn)云，確定所需控制點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)控制點(diǎn)與單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在各單張標(biāo)定影像中獲取與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及像點(diǎn)坐標(biāo)的求解，即可得出全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)。操作便捷、快速、精度高。
【專利說(shuō)明】基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)繪【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相機(jī)標(biāo)定時(shí)攝影測(cè)量、視覺(jué)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)定領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題之一，在測(cè)繪、工業(yè)控制、導(dǎo)航、軍事等領(lǐng)域得到了極大的應(yīng)用。相機(jī)標(biāo)定為視覺(jué)圖像的兩維信息與實(shí)際三維物體世界提供了對(duì)應(yīng)、轉(zhuǎn)換的定量關(guān)系。
[0003]隨著信息科技的飛速發(fā)展，全景影像作為一種新興技術(shù)，在近些年來(lái)得到了廣泛應(yīng)用，Google、Soso、Here、BaiDu等大型網(wǎng)絡(luò)地圖陸續(xù)推出了街景地圖，為人們的出行和相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用提供了極大的便利。目前使用最廣泛的全景拼接方法是使用全景相機(jī)拍攝360°的空間影像，然后投影到全景模型上，生成全景影像，其中最關(guān)鍵的就是全景相機(jī)中各子相機(jī)內(nèi)參數(shù)與外參數(shù)的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到全景影像質(zhì)量的高低。
[0004]傳統(tǒng)的相機(jī)拼接方法，需要建立標(biāo)定場(chǎng)，測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)，方法比較繁瑣，而且一次只能標(biāo)定一個(gè)相機(jī)，無(wú)法滿足一次性對(duì)組成全景相機(jī)的多個(gè)子相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0006]本發(fā)明提供一種基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，包括:
[0007]獲取地物穩(wěn)定的場(chǎng)景中所述地物的三維激光點(diǎn)云；
[0008]在所述場(chǎng)景中通過(guò)全景相機(jī)獲取組成所述全景相機(jī)的各子相機(jī)的單張標(biāo)定影像；
[0009]根據(jù)所述三維激光點(diǎn)云獲取所需控制點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0010]根據(jù)所述控制點(diǎn)與所述單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在所述各單張標(biāo)定影像中獲取與所述控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)；
[0011]根據(jù)所述控制點(diǎn)的坐標(biāo)及所述像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)張正友標(biāo)定法解算所述全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)。
[0012]本發(fā)明提供的上述方案，不需要建立標(biāo)定場(chǎng)，通過(guò)三維激光掃描儀獲取三維激光點(diǎn)云，并根據(jù)場(chǎng)景的三維激光點(diǎn)云，確定所需控制點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)控制點(diǎn)與單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在各單張標(biāo)定影像中獲取與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及像點(diǎn)坐標(biāo)的求解，即可得出全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)。操作便捷、快速、精度聞。【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供一種基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法,包括:
[0014]獲取地物穩(wěn)定的場(chǎng)景中所述地物的三維激光點(diǎn)云；
[0015]選擇一處地物穩(wěn)定的場(chǎng)景，一般可以選擇周圍全有高樓的場(chǎng)景，在該場(chǎng)景中架設(shè)三維激光掃描儀，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行掃描，以獲取場(chǎng)景中地物的三維激光點(diǎn)云。本文所指的地物穩(wěn)定的場(chǎng)景可以理解為場(chǎng)景內(nèi)的物體均處于靜止?fàn)顟B(tài)。
[0016]在所述場(chǎng)景中通過(guò)全景相機(jī)獲取組成所述全景相機(jī)的各子相機(jī)的單張標(biāo)定影像；
[0017]在架設(shè)三維激光掃描儀的同一場(chǎng)景中，通過(guò)全景相機(jī)獲取組成所述全景相機(jī)的各子相機(jī)的單張標(biāo)定影像。全景相機(jī)的設(shè)置位置可以與三維激光掃描儀相同，也可以不同。作為一種優(yōu)選方式，全景相機(jī)的設(shè)置位置盡量的靠近場(chǎng)景的中心位置。這樣可以保證標(biāo)定的精度。在場(chǎng)景中，三維激光掃描儀的架設(shè)位置是不限的，但最好不過(guò)于靠近場(chǎng)景中的一側(cè)。
[0018]根據(jù)所述三維激光點(diǎn)云獲取所需控制點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0019]三維激光點(diǎn)云是激光照射物體表面時(shí)，所反射的激光會(huì)攜帶方位、距離、三維坐標(biāo)等信息。三維激光點(diǎn)云中的各點(diǎn)均與物體表面存在一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系。在場(chǎng)景中選取多個(gè)控制點(diǎn)，控制點(diǎn)可以是物體表面的點(diǎn)。根據(jù)三維激光點(diǎn)云與場(chǎng)景的映射關(guān)系便可得到控制點(diǎn)的坐標(biāo)。三維激光掃描儀的掃描精度可以達(dá)到± 1mm，此精度高于全站儀的精度，通過(guò)三維激光掃描儀來(lái)最終獲取控制點(diǎn)坐標(biāo)，避免了采用全站儀打點(diǎn)的繁瑣操作，且精度高。
[0020]根據(jù)所述控制點(diǎn)與所述單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在所述各單張標(biāo)定影像中獲取與所述控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)；
[0021]所選取的每個(gè)控制點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的單張標(biāo)定影像中均有相應(yīng)的像點(diǎn)與之--對(duì)應(yīng)。通
過(guò)這種--對(duì)應(yīng)的關(guān)系，來(lái)確定控制點(diǎn)映射到相應(yīng)單張標(biāo)定影像內(nèi)的像點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)。
[0022]根據(jù)所述控制點(diǎn)坐標(biāo)及所述像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)張正友標(biāo)定法解算所述全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)。其中，張正友標(biāo)定法是本領(lǐng)域的公知技術(shù)，這里不對(duì)其具體算法進(jìn)行贅述。
[0023]本發(fā)明提供的上述方案，不需要建立標(biāo)定場(chǎng)，通過(guò)三維激光掃描儀獲取三維激光點(diǎn)云，并根據(jù)場(chǎng)景的三維激光點(diǎn)云，確定所需控制點(diǎn)坐標(biāo)，并根據(jù)控制點(diǎn)與單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在各單張標(biāo)定影像中獲取與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)的坐標(biāo)及像點(diǎn)坐標(biāo)的求解，即可得出全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)，也即采用此方案可以同時(shí)完成對(duì)全景相機(jī)的各個(gè)子相機(jī)的標(biāo)定。操作便捷、快速、精度高。
[0024]進(jìn)一步地，為了保證標(biāo)定的精度及準(zhǔn)確性，在場(chǎng)景中的同一位置，通過(guò)全景相機(jī)獲取場(chǎng)景的多組子相機(jī)照片，從多組子相機(jī)照片中選取照片質(zhì)量高于預(yù)設(shè)閾值的一組作為單張標(biāo)定影像，該單張標(biāo)定影像即為所需的標(biāo)定影像，預(yù)設(shè)閾值用于表征所需照片質(zhì)量的最低標(biāo)準(zhǔn)。也即，通過(guò)全景相機(jī)，在同一位置處，拍攝多組的照片，選擇一組最優(yōu)的照片作為標(biāo)定時(shí)用的單張標(biāo)定影像用于標(biāo)定。選擇照片的標(biāo)準(zhǔn)可以但不限于為相片的清晰度較高、曝光度合適等。
[0025]進(jìn)一步地，在選擇場(chǎng)景是，所要的場(chǎng)景的周圍要遍布特征點(diǎn)，特征點(diǎn)用于表征角點(diǎn)和交叉點(diǎn)中的至少任一種。
[0026]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，獲取地物穩(wěn)定的場(chǎng)景中所述地物的三維激光點(diǎn)云； 在所述場(chǎng)景中通過(guò)全景相機(jī)獲取組成所述全景相機(jī)的各子相機(jī)的單張標(biāo)定影像； 根據(jù)所述三維激光點(diǎn)云獲取所需控制點(diǎn)的坐標(biāo)； 根據(jù)所述控制點(diǎn)與所述單張標(biāo)定影像的映射關(guān)系，在所述各單張標(biāo)定影像中獲取與所述控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)； 根據(jù)所述控制點(diǎn)的坐標(biāo)及所述像點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)張正友標(biāo)定法解算所述全景相機(jī)中各個(gè)子相機(jī)的內(nèi)參數(shù)及外參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，在所述場(chǎng)景中的同一位置，通過(guò)所述全景相機(jī)獲取所述場(chǎng)景的多組子相機(jī)照片，從多組所述子相機(jī)照片中選取照片質(zhì)量高于預(yù)設(shè)閾值的一組作為所述單張標(biāo)定影像，所述預(yù)設(shè)閾值用于表征所需照片質(zhì)量的最低標(biāo)準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，所述場(chǎng)景的周圍遍布特征點(diǎn)，所述特征點(diǎn)用于表征角點(diǎn)和交叉點(diǎn)中的至少任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，通過(guò)三維激光掃描儀獲取所述三維激光點(diǎn)云。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于三維激光點(diǎn)云的全景相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于，所述全景相機(jī)設(shè)置于所述場(chǎng)景的中心位置處。
【文檔編號(hào)】G01C25/00GK103994779SQ201410228805
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】鐘若飛, 孫振興, 宮輝力 申請(qǐng)人:首都師范大學(xué)