基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及攝影測量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的雙目視覺標(biāo)定方法主要基于三角法原理進(jìn)行三維信息的獲取，要求相機(jī)視野能夠盡可能覆蓋整個(gè)視場。主要通過選用大尺寸、高精度的靶標(biāo)或大視場角的相機(jī)來實(shí)現(xiàn)。第一種方式選用的靶標(biāo)價(jià)格昂貴、難以加工，第二種方式標(biāo)定的精度較低。
[0003]有文獻(xiàn)提出不依賴于靶標(biāo)，通過內(nèi)參數(shù)之間的約束或基于平行線消影點(diǎn)等方法進(jìn)行視覺傳感器的結(jié)構(gòu)參數(shù)自標(biāo)定，標(biāo)定簡單、靈活，但無法保證雙目視覺的高精度標(biāo)定，易導(dǎo)致三維測量的較大誤差。另有文獻(xiàn)提出基于小靶標(biāo)多工位移動(dòng)式雙目視覺標(biāo)定，在標(biāo)定中對(duì)靶標(biāo)的移動(dòng)附加較多的約束條件，使得標(biāo)定視場受到嚴(yán)重的局限。基線尺的雙目視覺標(biāo)定雖然不需要較多的約束條件，但是相機(jī)需要有較大的視場角，而當(dāng)視場角較大時(shí)，圖像的畸變較大也會(huì)使標(biāo)定精度降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:現(xiàn)有的雙目視覺標(biāo)定方法無法對(duì)無共同視野的兩個(gè)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定的問題，同時(shí)標(biāo)定精度低、操作復(fù)雜和成本高的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了如下技術(shù)方案:
[0006]—種基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置，包括:
[0007]調(diào)節(jié)桿、第一定位銷、第二定位銷、第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)；
[0008]所述調(diào)節(jié)桿的一端沿所述第一靶標(biāo)和所述第二靶標(biāo)的調(diào)整方向設(shè)有多個(gè)定位孔；
[0009]所述調(diào)節(jié)桿的另一端沿所述第一靶標(biāo)和所述第二靶標(biāo)的調(diào)整方向設(shè)有多個(gè)定位孔；
[0010]所述第一革E標(biāo)穿過所述第一定位銷與所述調(diào)節(jié)桿相連；
[0011 ]所述第二革E標(biāo)穿過所述第二定位銷與所述調(diào)節(jié)桿相連；
[0012]所述第一定位銷和第二定位銷用于調(diào)節(jié)所述第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)的距離。
[0013]可選地，所述第一靶標(biāo)和所述第二靶標(biāo)之間的距離為850mm-1050mm。
[0014]—種利用上述標(biāo)定裝置的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法，包括:
[0015]利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)通過編解碼獲取第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0016]利用第一相機(jī)采集所述第一靶標(biāo)的圖像，利用第二相機(jī)采集所述第二靶標(biāo)的圖像；
[0017]利用所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)采集的圖像與所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)進(jìn)行雙目視覺標(biāo)定，分別獲得所述第一相機(jī)坐標(biāo)系和第二相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0018]可選地，所述利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)通過編解碼獲取第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)包括:
[0019]利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)采集不同方位的多幅圖像，所述每幅圖像包括編碼點(diǎn)信息、第一靶標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)信息和第二靶標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)信息；
[0020]識(shí)別所述圖像中的編碼點(diǎn)，獲取所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；
[0021 ]對(duì)所述編碼點(diǎn)進(jìn)行解碼，獲取所述編碼點(diǎn)的編碼碼號(hào)；
[0022]根據(jù)所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和編碼碼號(hào)獲取所述圖像中標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)所述標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)獲取所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)。
[0023]可選地，在所述識(shí)別所述圖像中的編碼點(diǎn)，獲取所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)之前，還包括:
[0024]對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0025]其中，所述預(yù)處理包括對(duì)所述圖像進(jìn)行前背景分割、圖像增強(qiáng)和圖像去噪。
[0026]可選地，在所述利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)采集不同方位的多幅圖像之前，還包括:
[0027]對(duì)所述編碼點(diǎn)采用十二等分圓環(huán)編碼法進(jìn)行編碼。
[0028]可選地，所述根據(jù)所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和編碼碼號(hào)獲取所述圖像中標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)包括:
[0029]利用所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和編碼碼號(hào)進(jìn)行圖像匹配，獲取仿射變換矩陣；
[0030]識(shí)別所述標(biāo)志點(diǎn)，根據(jù)所述仿射變換矩陣獲取所述標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)。
[0031 ] 可選地，所述識(shí)別所述標(biāo)志點(diǎn)包括:
[0032]對(duì)所述圖像進(jìn)行canny邊緣檢測，設(shè)置合適的輪廓面積閾值和周長閾值，剔除不滿足閾值條件的輪廓，識(shí)別所述標(biāo)志點(diǎn)。
[0033]可選地，所述利用所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)采集的圖像與所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)進(jìn)行雙目視覺標(biāo)定，分別獲得所述第一相機(jī)坐標(biāo)系和第二相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量包括:
[0034]根據(jù)所述第一靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)獲得所述第一相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量；
[0035]根據(jù)所述第二靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)獲取所述第二相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0036]—種基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定系統(tǒng)，包括:
[0037]標(biāo)志點(diǎn)三維坐標(biāo)獲取單元，用于利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)通過編解碼獲取第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0038]圖像獲取單元，利用第一相機(jī)采集所述第一靶標(biāo)的圖像，利用第二相機(jī)采集所述第二靶標(biāo)的圖像；
[0039]雙目視覺標(biāo)定單元，用于利用所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)采集的圖像與所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)進(jìn)行雙目視覺標(biāo)定，分別獲得所述第一相機(jī)和第二相機(jī)轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0040]本發(fā)明基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置及方法，標(biāo)定過程簡單、易于操作，具有精度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)測量環(huán)境要求低，適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。
【附圖說明】
[0041]通過參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中:
[0042]圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的正面示意圖；
[0043]圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的背面示意圖；
[0044]圖3示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靶標(biāo)距離不同的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法的流程示意圖；
[0046]圖5示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法的流程不意圖；
[0047]圖6示出了本發(fā)明基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法的原理示意圖；
[0048]圖7示出了本發(fā)明采用的十二等分圓環(huán)編碼法的部分編碼標(biāo)志示意圖；
[0049]圖8示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法中靶標(biāo)距離為850mm的攝影測量示意圖；
[0050]圖9示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0052]圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的正面示意圖；圖2示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的背面示意圖。
[0053]如圖1-2所示，該基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置包括:
[0054]調(diào)節(jié)桿1、第一定位銷2、第二定位銷3、第一靶標(biāo)4和第二靶標(biāo)5;
[0055]調(diào)節(jié)桿1的一端沿第一靶標(biāo)4和第二靶標(biāo)5的調(diào)整方向設(shè)有多個(gè)定位孔；
[0056]調(diào)節(jié)桿1的另一端沿第一靶標(biāo)4和第二靶標(biāo)5的調(diào)整方向設(shè)有多個(gè)定位孔；
[0057]第一靶標(biāo)4穿過第一定位銷2與調(diào)節(jié)桿1相連；
[0058]第二靶標(biāo)5穿過第二定位銷3與調(diào)節(jié)桿1相連；
[0059]第一定位銷2和第二定位銷3用于調(diào)節(jié)第一靶標(biāo)4和第二靶標(biāo)5的距離。
[0060]在一種可選的實(shí)施方式中，第一靶標(biāo)4和第二靶標(biāo)5之間的距離為850mm-1050mm。圖3示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的靶標(biāo)距離不同的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0061]本實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定裝置，標(biāo)定過程簡單、易于操作，具有精度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)測量環(huán)境要求低，適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。
[0062]圖4示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法的流程示意圖。如圖4所示，該方法包括:
[0063]S41:利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)通過編解碼獲取第一靶標(biāo)和第二靶標(biāo)的標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0064]S42:利用第一相機(jī)采集所述第一靶標(biāo)的圖像，利用第二相機(jī)采集所述第二靶標(biāo)的圖像；
[0065]S43:利用所述第一相機(jī)和所述第二相機(jī)采集的圖像與所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)進(jìn)行雙目視覺標(biāo)定，分別獲得所述第一相機(jī)坐標(biāo)系和第二相機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量。
[0066]本實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法，標(biāo)定過程簡單、易于操作，具有精度高、成本低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)測量環(huán)境要求低，適合于工業(yè)現(xiàn)場測量。
[0067]圖5示出了本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的基于攝影測量的大視場雙目視覺標(biāo)定方法的流程示意圖。如圖5所示，該方法包括:
[0068]S51:對(duì)所述編碼點(diǎn)采用十二等分圓環(huán)編碼法進(jìn)行編碼；
[0069]S52:利用標(biāo)定內(nèi)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)相機(jī)采集不同方位的多幅圖像，所述每幅圖像包括編碼點(diǎn)信息、第一靶標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)信息和第二靶標(biāo)標(biāo)志點(diǎn)信息；
[0070]S53:對(duì)所述圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0071]S54:識(shí)別所述圖像中的編碼點(diǎn)，獲取所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)；
[0072]S55:對(duì)所述編碼點(diǎn)進(jìn)行解碼，獲取所述編碼點(diǎn)的編碼碼號(hào)；
[0073]S56:根據(jù)所述編碼點(diǎn)的圖像坐標(biāo)和編碼碼號(hào)獲取所述圖像中標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)，根據(jù)所述標(biāo)志點(diǎn)的圖像坐標(biāo)獲取所述標(biāo)志點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)；
[0074]S57:利用第一相機(jī)采集所述第一靶標(biāo)的圖像，利用第二相機(jī)采集所述第二靶標(biāo)的圖像；