本发明专利技术涉及一种车载移动测量系统高清全景相机外参数标定方法，操作步骤为：选择多张全景相片，在单张全景相片上选择多个特征，获取特征的影像坐标，同时在点云数据中选择特征对应的绝对坐标；根据全景相机拍照时刻的POS位置及姿态，将绝对空间坐标转换至载体坐标系下的坐标；根据全景相机在载体坐标系中位置和姿态初值，将载体坐标系下的坐标转换至全景相机坐标系下的坐标后，根据全景相机内部标定参数，获取其像素值，计算差值，获取每个同名特征的残差值；计算平差结果的中误差，大于阈值时需检查同名特征的残差值，剔除残差值较大的同名特征，重新选择同名特征，直至满足中误差小于阈值。本发明专利技术方法可以确保系统采集数据的精度和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于摄影测量 和三维激光
技术介绍
车载移动测量系统由定位定姿系统（POS)、三维激光扫描仪与高清全景相机、工控 机系统以及车辆载体组成，其中POS系统获取的高频率高精度位置姿态参数，激光扫描仪 获取扫描对象的精确三维坐标，全景相机获取采集对象的纹理信息，工控机系统用于多传 感器的同步及控制。在同一的时间空间参考下，多传感器数据能够根据几何关系进行融合， 为后续数字城市三维建模、大比例尺制图等基础数据建设提供快速、准确的支持。 为保证采集获取的数据精度，需要对车载移动测量系统进行设备标定，其中包括 高清全景相机外参数的标定，标定完成后可以得到全景相机在载体坐标系下的精确位置参 数和姿态参数，便于后续进行数据融合。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术面临的问题，而提供一种基于同名特征匹配的 车载移动测量系统高清全景相机外参数标定方法，获取高清全景相机在系统中的精确位置 和姿态参数，从而确保系统采集的数据的精度和可靠性，用于后期多传感器数据（点云、影 像、POS数据）的融合。 为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：提出一种车载移动测量系统高清 全景相机外参数标定方法，首先，使用车载三维激光测量系统进行采集数据，采集数据过程 在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS导航仪与惯性制导系统构成的 POS系统用于获取姿态位置信息，而高清全景相机则用于获取全景相片。三维激光扫描仪经 过标定，采集的点云数据完成融合解算后具备精确的绝对坐标，高清全景相机内部多个镜 头经过标定，能够获取在全景相机坐标系下三维坐标在全景相片上的精确位置。定义车载 三维激光测量系统中的载体坐标系，以POS系统中心点为坐标系原点，车辆行驶的方向为Y 轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，全景相机内部存在三维空间直角坐标系，则全景 相机的外参数可表示载体坐标系转换至全景相机坐标系的变换关系，再按如下步骤操作： 步骤1、选择多张全景相片，在单张全景相片Pano ImageiI选择多个特征，获取特 征的影像坐标（Uf vy，同时在点云数据中选择特征对应的绝对坐标 多个同名特征对； 步骤2、对单张全景相片Pano Imagei,有全景相机拍照时刻&的POS系统位置 (&?，t, ZiL.)及姿态)，根据POS位置及姿态，将同名特征中的绝对 空间坐标转换至载体坐标系下的坐标 步骤3、根据全景相机在载体坐标系中 初值(1W二，,户触二。，，办"二。，），将载体坐标系下的坐标(XL，?χ.，ZL)转换至 全景相机坐标系下的坐标;)后，根据全景相机内部标定参数，获取其在 全景相机上的像素值计算其与（Uw Vj的差值，获取每个同名特征的残差值 -6)。根据前述转换过程，列出误差方程后，然后根据最小二乘间接平差原 理，求解全景相机外参数，包括位置参数（xp_-p()s，YP_- P()S，ZP__P(J及姿态参数（Yawp__ p()S， Pitchpano-p0S' Rollpano-p0S); 步骤4、计算平差结果的中误差δ，在大于阈值34寸，需要检查同名特征的残差 值，对于残差值较大的同名特征，将其剔除，重新选择同名特征进行步骤1至步骤3,直至满 足中误差S小于阈值δ τ。 本专利技术的方法步骤1中所述选择多张全景相片，在选择时应遵循选择具备明显特 征场景的照片，如建筑物角点等。在单个全景相片上同名特征个数应当大于等于7对，对同 名特征对应该包含在点云数据中的绝对坐标Zi ；)，全景相片帧号i，在全景相片 上的像素坐标（uu，vy，其中i表示全景相片帧号，j表示第i帧全景相片的同名特征索引。 本专利技术的方法步骤2中所述根据拍照时刻、的POS位置初值^和姿 态初值，POS系统按照一定频率进行数据采集，根据时间对其原则， 对拍照时刻h，可以通过插值方法获取该时刻的POS系统的位置和姿态，每一张全景相片都 对应唯一时刻，即每一张全景相片均可以获取各自对应的POS系统的位置和姿态参数。通 过该位置和姿态，可以得到从绝对坐标系到载体坐标系的转换关系。通过公式①，可以将绝 对坐标Ρ?，t，zi ；)转换至载体坐标系下的坐标【主权项】1. ，使用车载三维激光测量系统 进行采集数据，采集数据过程在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS 导航仪与惯性制导系统构成的POS系统用于获取姿态位置信息，而高清全景相机则用于获 取全景相片。三维激光扫描仪经过标定，采集的点云数据完成融合解算后具备精确的绝对 坐标，高清全景相机内部多个镜头经过标定，能够获取在全景相机坐标系下三维坐标在全 景相片上的精确位置。定义车载三维激光测量系统中的载体坐标系，以POS系统中心点为 坐标系原点，车辆行驶的方向为Y轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，全景相机内部 存在三维空间直角坐标系，则全景相机的外参数可表示载体坐标系转换至全景相机坐标系 的变换关系，其特征在于：再按如下步骤操作： 步骤1、选择多张全景相片，在单张全景相片Pano ImageiI选择多个特征，获取特征的 影像坐标（?, vy，同时在点云数据中选择特征对应的绝对坐标(力；,，坻，21；)，构建多个 同名特征对； 步骤2、对单张全景相片Pano Imagei,有全景相机拍照时刻1^的POS系统位置 t，ZJwi)及姿态，/?〇//；")，根据POS位置及姿态，将同名特征中的绝 对空间坐标，Zi )转换至载体坐标系下的坐标); 步骤3、根据全景相机在载体坐标系中位置(％^()_^,1^。_/)("，2^。_^；)和姿态初 值，，户iWC，，办//二，），将载体坐标系下的坐标(^?，^，4?!)转换至 全景相机坐标系下的坐标^^"。，>^。，2^。；).后，根据全景相机内部标定参数，获取其在 全景相机上的像素值计算其与的差值，获取每个同名特征的残差值 ，以-4)。根据前述转换过程，列出误差方程后，然后根据最小二乘间接平差原 理，求解全景相机外参数，包括位置参数（xp_-p()s，YP_- P()S，Zp__p(J及姿态参数（Yawp__ p()S， Pitchpano-p0S' R011pano-p0S); 步骤4、计算平差结果的中误差δ，在大于阈值δ #寸，需要检查同名特征的残差值，对 于残差值较大的同名特征，将其剔除，重新选择同名特征进行步骤1至步骤3,直至满足中 误差S小于阈值δ τ。2. 根据权利要求1所述的车载移动测量系统高清全景相机外参数标定方法，其特征在 于：步骤1中所述选择多张全景相片，在选择时应遵循选择具备明显特征场景的照片，如建 筑物角点等。在单个全景相片上同名特征个数应当大于等于7对，对同名特征对应该包含 在点云数据中的绝对坐标(715，>1，21；)，全景相片帧号1，在全景相片上的像素坐标卬^ Vij)，其中i表示全景相片帧号，j表示第i帧全景相片的同名特征索引。3. 根据权利要求1所述的车载移动测量系统高清全景相机外参数标定方法，其特 征在于：步骤2中所述根据拍照时刻&的POS位置初值?，:和姿态初值 ，/?O//^)，POS系统按照一定频率进行数据采集，根据时间对其原本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车载移动测量系统高清全景相机外参数标定方法，使用车载三维激光测量系统进行采集数据，采集数据过程在车辆行驶中进行，三维激光扫描仪用于获取点云数据，GPS导航仪与惯性制导系统构成的POS系统用于获取姿态位置信息，而高清全景相机则用于获取全景相片。三维激光扫描仪经过标定，采集的点云数据完成融合解算后具备精确的绝对坐标，高清全景相机内部多个镜头经过标定，能够获取在全景相机坐标系下三维坐标在全景相片上的精确位置。定义车载三维激光测量系统中的载体坐标系，以POS系统中心点为坐标系原点，车辆行驶的方向为Y轴正方向，垂直向上的方向为Z轴正方向，全景相机内部存在三维空间直角坐标系，则全景相机的外参数可表示载体坐标系转换至全景相机坐标系的变换关系，其特征在于：再按如下步骤操作：步骤1、选择多张全景相片，在单张全景相片Pano Imagei上选择多个特征，获取特征的影像坐标(Uij，Vij)，同时在点云数据中选择特征对应的绝对坐标构建多个同名特征对；步骤2、对单张全景相片Pano Imagei，有全景相机拍照时刻ti的POS系统位置及姿态根据POS位置及姿态，将同名特征中的绝对空间坐标转换至载体坐标系下的坐标步骤3、根据全景相机在载体坐标系中位置和姿态初值将载体坐标系下的坐标转换至全景相机坐标系下的坐标后，根据全景相机内部标定参数，获取其在全景相机上的像素值计算其与的差值，获取每个同名特征的残差值根据前述转换过程，列出误差方程后，然后根据最小二乘间接平差原理，求解全景相机外参数，包括位置参数(Xpano‑pos，Ypano‑pos，Zpano‑pos)及姿态参数(Yawpano‑pos，Pitchpano‑pos，ROllpano‑pos)；步骤4、计算平差结果的中误差δ，在大于阈值δT时，需要检查同名特征的残差值，对于残差值较大的同名特征，将其剔除，重新选择同名特征进行步骤1至步骤3，直至满 足中误差δ小于阈值δT。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：危迟，
申请(专利权)人：武汉海达数云技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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