一种基于相机自标定技术的河工模型地形测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于相机自标定技术的河工模型地形测量方法，属于河工模型测量技术领域，该方法包括：制作和安装标定板，制作和撒布辅助标定片，对河工模型进行拍照，提取图片的特征点，将所有图片进行两两配对，对图片对中的特征点以特征距离进行匹配；剔除不合理的匹配同名点对，选择匹配同名点对最多的一对图片解算相机参数和匹配同名点对的世界坐标：使用最优化解法微调所有已解图片的相机参数，标定河工模型稀疏点云，生成河工模型稠密点云，根据得到的河工模型稠密点云的三维坐标数据生成河工模型地形。本发明专利技术具有精度较高、使用方便、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于河工模型测量
，特别涉及。
技术介绍
在重要的水利水电工程规划、设计和建设过程中，均需要进行河工模型试验(研究河床演变与河道整治)。对试验前后的模型地形进行测量，就可得到不同水流条件下河床的冲淤变化以及泥沙的冲淤量。早期的测量方法主要以使用水平仪人工测量为主，这类方法费时费力，而且测量点相对较少，得到的模型地形分辨率较低。随着自动测控技术的发展，以声光电原理为基础的河工模型地形测量方法大量出现，例如使用超声传感器或者激光测距仪测量地形。这类方法每次测量只能得到一个数据点，并且需要在各类测距仪上附加许多精密机械设备以控制其姿态及位置，测量精度依赖于这些机械结构的加工与安装调试精度，整个系统的成本较大，实际使用时的测量时间很长。最近二十年来，机器视觉技术发展迅速，出现了使用多相机同时拍摄河工模型图片，通过相机标定及图形图像技术从图像中重构河工模型地形的方法。这类方法需要多个相机，并且事先标定每个相机的参数，在测量过程中相机的位置、焦距等所有参数均不能变化，实际使用中设备架设好后便不能移动，而单套设备的测量范围较小，当需要测量规模较大的河工模型时，需要布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相机自标定技术的河工模型地形测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤A：制作和安装标定板：制作由标定平板和固定支架组成的标定板，标定平板的表面设置有四个黑白相间的矩形格图案，固定支架与标定平板的底面固定，并能调节标定平板的高度及水平位置；记录矩形格图案的矩形格长、短边的数值；将标定板放置在待测河工模型中任意一不过水的位置上，将标定板的平板调整水平；调整好后标定板在整个测量过程中固定不动；步骤B：制作和撒布辅助标定片：制作大量表面设置有黑白格的辅助标定片；将大量辅助标定片随机撒布在待测河工模型河床表面；步骤C：对河工模型进行拍照：采用普通数码相机对河工模型进行拍照，使相机的镜头对准...

【技术特征摘要】
1.一种基于相机自标定技术的河工模型地形测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤A:制作和安装标定板:制作由标定平板和固定支架组成的标定板，标定平板的表面设置有四个黑白相间的矩形格图案，固定支架与标定平板的底面固定，并能调节标定平板的高度及水平位置；记录矩形格图案的矩形格长、短边的数值；将标定板放置在待测河工模型中任意一不过水的位置上，将标定板的平板调整水平；调整好后标定板在整个测量过程中固定不动； 步骤B:制作和撒布辅助标定片:制作大量表面设置有黑白格的辅助标定片；将大量辅助标定片随机撒布在待测河工模型河床表面； 步骤C:对河工模型进行拍照:采用普通数码相机对河工模型进行拍照，使相机的镜头对准河工模型的中心，相机高度需使图片拍摄到河工模型整个范围；按照河工模型四周边及两对角线组成6条拍摄路径，依次移动相机进行拍摄，每条路径上拍摄至少10张图片/每米，每张图片中均包含至少3个辅助标定片； 步骤D:提取图片的特征点:将所得图片全部输入计算机，使用SIFT算法提取每张图片中的特征点，得到每个特征点在图片中的位置，并对每个特征点给出一个128个数的描述符; 步骤E:将所有图片进行两两配对，排列出所有图片对并记录每个图片对的序号； 步骤F:按顺序提取步骤E所得图片对的序号，对该图片对中的特征点以特征距离进行匹配； 步骤G:剔除不合理的匹配同名点对:根据步骤F中得到图片对的匹配同名点对，使用RANSAC算法计算图片对的基础矩阵；得到基础矩阵后，使用极线约束将与极线约束的误差大于设定值b的匹配同名点对剔除，当最终匹配同名点对的数目为设定值c以上时，接受此图片对中的所有匹配同名点对，将图片序号、匹配同名点对在各自图片中的位置以及各自的描述符记录下来。当匹配同名点对的数目少于c对时，认为该图片对无合理匹配同名点对； 步骤H:判断是否有未计算的图片对，若有，提取图片对重复步骤F到G，若无，继续进行步骤I ; 步骤1:选择匹配同名...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟强，陈启刚，
申请(专利权)人：北京江宜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：