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全景相机与3D激光扫描仪移动测量配校方法技术

技术编号:44694766 阅读:17 留言:0更新日期:2025-03-19 20:43
本申请的全景相机与3D激光扫描仪移动测量配校方法,针对单目相机以及全景相机,基于全景相机的特点进行畸变纠正、相机标定以及全景相机的多镜头相对方位配校,建立两者之间的协同配校以及激光数据与图像数据之间的匹配与融合基础;基于针孔成像模型,引入相机标定的各个参数完成相机标定,根据柱面或球面投影的方法推导出激光扫描仪与全景相机相对方位关系;采用基于平面约束的协同标定方法,利用棋盘格平面在激光和相机坐标系下的法向量和距离之间的约束关系来进行求解两者之间的旋转和平移向量的初值,最后迭代优化目标方程得到全局最优解。该方法操作更加简单,不需要太多人工干预。配校精度高、速度快、鲁棒性好。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及一种移动测量配校方法,特别涉及一种全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,属于多源摄影测量。


技术介绍

1、随着虚拟现实、3d建模等技术的发展,3d激光扫描仪在很多领域得到了广泛的应用,越来越需要3d点云数据的作为数据支撑。然而,通过3d激光扫描仪只是得到了物体的反射强度和距离信息,却并不能获取物体的视觉信息,所以还需要依靠相机等成像设备来提供周围环境的真实视觉信息。为了将3d激光点云数据与相机所提供的影像数据进行数据融合、匹配,得到周围环境的视觉和深度信息,同时也为后续的物体识别等研究提供可靠的数据支撑,相机和3d激光扫描仪就需要进行精确地相对方位关系的配校,也就是要得到两个坐标系统之间的坐标变换。

2、与其他传统的测量技术和3d数字化技术相比,3d激光扫描技术采集高分辨率的点云的速度和3d重建速度非常快,已在3d建模、建筑、土木测量、城市地形、采矿等领域得到广泛应用。随着虚拟现实技术的发展,3d激光扫描技术可以被用于娱乐如动画或电影动作场景模拟等方面。

3、另一方面,虽然3d激光扫描技术为人们提供了目标物体表面的3d本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.全景相机与3D激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,建立3D激光扫描仪与相机之间的相对方位关系,通过配校平面的平面约束方法,得到激光坐标系与相机坐标系之间的旋转和平移向量;建立全景相机中多镜头全景相对方位关系的求解模型,通过两两相机对室内近景进行拍摄并通过人工选取标志点的方式获得标志点的图像坐标,进而分别进行空间后方交会,从而解得两两相机的相对方位关系;建立基于平面约束的3D激光扫描仪与相机的协同配校方法,基于特定的配校平面,通过经相机标定以及平面拟合的方法得到配校平面的法向量与配校平面上激光点之间的约束关系,求得激光坐标系与相机坐标系之间的旋转与平移向量的初值,最后经迭代全局优化...

【技术特征摘要】

1.全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,建立3d激光扫描仪与相机之间的相对方位关系,通过配校平面的平面约束方法,得到激光坐标系与相机坐标系之间的旋转和平移向量;建立全景相机中多镜头全景相对方位关系的求解模型,通过两两相机对室内近景进行拍摄并通过人工选取标志点的方式获得标志点的图像坐标,进而分别进行空间后方交会,从而解得两两相机的相对方位关系;建立基于平面约束的3d激光扫描仪与相机的协同配校方法,基于特定的配校平面,通过经相机标定以及平面拟合的方法得到配校平面的法向量与配校平面上激光点之间的约束关系,求得激光坐标系与相机坐标系之间的旋转与平移向量的初值,最后经迭代全局优化得到最优解;

2.根据权利要求1所述全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,多镜头全景相对方位配校:获取全景影像的一个重要步骤是全景两两相机之间的相对方位关系配校,通过相机标定得到相机的像主点坐标(x0,y0)和相机焦距f时,根据共线条件方程表达式,将其进行泰勒展开为线性方程,获得误差方程式:

3.根据权利要求1所述全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,全景相机移动测量投影模型:采用6个相机镶嵌一个圆柱体上从而组成全景相机,其中5个相机均匀分布在圆柱体的四周,有一个相机在圆柱体的上面,通过将每张图像投影到一个统一的坐标系中得到一幅全景影像,当空间中有某一物方点a(x,y,z),将其投影到一个半径为r的球面上时,与球面会有一个交点,假设为该交点为点a,得到点a在球面坐标系下的3d坐标(x,y,z)则其球坐标表示为将3d坐标转换到球面坐标系下;

4.根据权利要求1所述全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,相机全景移动标定:通过一个棋盘格平面作为配校平面,然后相机拍摄不同方位和姿态的棋盘格平面,完成数据采集工作,对每一张相片中的棋盘格平面的角点进行提取,计算得到图像与定义的棋盘格平面所在的世界坐标系之间的单应性矩阵,推导出相机的内参矩阵,得到相机坐标系与世界坐标系之间的外参参数,通过非线性迭代优化的方法得到各个参数的最优解。

5.根据权利要求1所述全景相机与3d激光扫描仪移动测量配校方法,其特征在于,求解平面方位模型:首先在3d激光点云数据上人工选取棋盘格平面上的激光点,然后通过使用这些选定的激光点作为样本数据集,从而作为异常数据的筛选与剔除的输入,进而求得棋...

【专利技术属性】
技术研发人员:冉奎王昱淇刘坤
申请(专利权)人:冉奎
类型:发明
国别省市:

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