【技术实现步骤摘要】
基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法
本专利技术涉及一种空间三维坐标测量方法,尤其是基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,属于工程测量
技术介绍
随着机器视觉技术在农业工程领域的出现以及广泛的应用,在机器结构的世界坐标系测量时可以采用摄像机进行点的测量(张振杰,2018年),机器视觉利用两幅或者更多的二维图像来获取物体三维可见表面的几何形状,此方法就是三维重构技术,其中最重要的就是摄像机模型与对极几何约束建立(杨景豪,2016年)。事实上,在机器结构中,刚体中控制点的三维坐标变换也可以视作线性变换。在刚体空间点研究中,机器视觉技术往往需要使用多台相机获取多幅图像,或单台相机进行移动测量,最后采用图像分析软件对数据进行处理(CappettiN,2016年),此方法需要耗费大量成本与人力。因此,需要提出一种基于单台相机的测试方法,设计一种带刻度的导轨装置,方便相机的安装与测量,同时,需要提出一种简化算法,用以计算相机坐标系与空间三维坐标系的转换关系,来解决操作不便、价格昂贵等问题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题,本专利技术的目的是:提供一种基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,该方法操作便利,采用单台高速相机即可模拟双台相机双目测量原理,实现高精度的空间物理点三维坐标的测量。为了达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,双目测量装置包括带刻度导轨的相机架,单台高速相机在导轨上平移,模拟双台相机双目测量原理,高速相机上设置相机坐标系, ...
【技术保护点】
1.基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:双目测量装置包括带刻度导轨的相机架,单台高速相机在导轨上平移,模拟双台相机双目测量原理,高速相机上设置相机坐标系,得到控制点的相机坐标;部分控制点Pn位于平地机的平地铲上,平地铲上设置局部坐标系,测得Pn点的局部坐标,从而求得局部坐标系到相机坐标系的转化关系;部分控制点Qn位于平地机的机身上,机身上设置全局坐标系,测得Qn点的全局坐标,从而求得全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系;根据局部坐标系到相机坐标系的转化关系、全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系、控制点在相机坐标系下的坐标,求出任意控制点在局部坐标系和全局坐标系下的坐标。
【技术特征摘要】
1.基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:双目测量装置包括带刻度导轨的相机架,单台高速相机在导轨上平移,模拟双台相机双目测量原理,高速相机上设置相机坐标系,得到控制点的相机坐标;部分控制点Pn位于平地机的平地铲上,平地铲上设置局部坐标系,测得Pn点的局部坐标,从而求得局部坐标系到相机坐标系的转化关系;部分控制点Qn位于平地机的机身上,机身上设置全局坐标系,测得Qn点的全局坐标,从而求得全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系;根据局部坐标系到相机坐标系的转化关系、全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系、控制点在相机坐标系下的坐标,求出任意控制点在局部坐标系和全局坐标系下的坐标。2.按照权利要求1所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:对于机身上难以测得全局坐标的点Qn’以及平地铲上难以测得局部坐标的点Pn’,但是Pn’和Qn’点的相机坐标容易求得,根据求得的局部坐标系到相机坐标系的转化关系、求得的全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系、测量的控制点在相机坐标系下的坐标,求出Pn’的局部坐标和Qn’点的全局坐标。3.按照权利要求2所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:根据测得的控制点的全局坐标,以及Pn和Pn’点的局部坐标,求出局部坐标系到全局坐标系的转化关系,从而求出平地机上任意控制点的全局坐标。4.按照权利要求1所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:双目测量装置包括导轨、滑块、架体;导轨安装在架体上,滑块沿着导轨平移,导轨上标有毫米级刻度,高速相机安装在滑块上;高速相机的中心轴线与导轨垂直,从而形成双目平行的效果,高速相机选定的两个位置之间的距离为T。5.按照权利要求4所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:根据双目测量原理,相机坐标系建立在左侧高速相机的光心处,右侧高速相机用左侧高速相机平移来等效,单台高速相机实现双目测量,具体包括:相机坐标系的原点OCL在光心处,ZL轴沿光轴指向景深背侧,XL轴指向右侧且与导轨方向平行,右手定则确定YL轴,得到OCLXLYLZL;将原点沿XL轴进行平移,得到右侧高速相机坐标系OCRXRYRZR。6.按照权利要求5所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法,其特征在于:根据像素坐标转换得到控制点的相机坐标,具体包括:物理点P是空间待测物体上的控制点,PL指P点表示在左侧高速相机坐标系下的坐标,左侧高速相机的成像平面与相机坐标系平行,PL、PR是P在像平面上的成像点,于是:PLPR|...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵祚喜,宋俊文,谈婷,马昆鹏,罗阳帆,何振宇,徐伟诚,黎源鸿,
申请(专利权)人:华南农业大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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