[发明专利]一种用于摄影测量的相机外参数标定装置及标定方法

权利要求书

1.一种用于摄影测量的相机外参数标定装置，其特征在于由靶标杆、对中杆、调平机构和测量基准点四个部分组成；靶标杆在标定杆机构上方，靶标杆为长方体，靶标上面安装有10个一列的圆形标志点，标志点圆心在靶标平面成直线排列；靶标杆下方是对中杆，用于对准测量基准点，保证标定架设的位置精度，且标志点连线与对中杆中轴线在同一直线上，且每个标志点圆心到对中杆底部的距离已知；若标定杆下方基准点的位置坐标已知，当对中杆垂直于水平面，则通过预先标定的基准点坐标，即可以获得每个圆形标志点的中心在基准坐标系下的坐标，其中基准坐标系的Y轴垂直于水平面，调平机构具体如下：在对中杆后面有两根支撑杆，对中杆与两根支撑杆所组成的平面垂直，支撑杆底部靠近地面位置有调平螺钉，用于调节水平，利用倾斜角传感器固定在载物台上，然后通过旋转调平螺钉，使传感器读数达到最接近0值即可；此外，当对中杆下端与基准点位连接后，且调平机构调整水平，整个标定装置可以绕基准点竖直方向进行360°旋转，使得靶标杆可以被多个相机观测，从而可以实现多台相机同时标定。

2.一种用于摄影测量的相机外参数标定方法，利用权利要求1所述标定装置，其特征在于，外参数标定方法流程如下：

步骤1)、在标定杆安放位置预埋有4个测量基准点，其在基准坐标系下的三维坐标事前已测；

步骤2)、首先将靶标下方的对中杆放置在点位1上，然后调整标定杆支架底部的调平机构使整个靶标杆垂直于水平面，如图5所示；在靶标杆底部的安装平板上有倾斜量传感器，可根据其读数判断当前位置是否已调平；

步骤3)、然后使用相机拍摄当前的靶标杆图像并记录；接着将靶标杆移动到点位2，重复上述对准和调平的过程，然后拍摄在点位2处的靶标杆图像；直到4个点位的图像拍摄完毕，则对该相机的外参数标定工作完成；

步骤4)、若同时标定多台相机，当靶标杆处于某一基准点位时，可以使标定装置绕基准点竖直方向旋转，使得靶标标志点能够被下一台相机观测到，并拍摄靶标图像，从而简化多台相机标定流程，完成多台相机标定；

步骤5)、根据预先标定四个基准点在基准坐标系下的坐标，可以标定装置调节水平后，其平面板上的十个标志点在基准坐标系下的坐标；

步骤6)、通过外参数标定装置采集四幅圆形标志点图像，利用椭圆拟合的方法提取标志点中心坐标，通过拼接，组合成四十个标志点成像数据；

步骤7)、输入标志点在基准坐标系下坐标和成像提取的像素坐标，以及相机内参数，计算相机外参数，即相机在基准坐标系的光心位置和相机坐标系到基准坐标系的旋转矩阵。

3.根据权利要求2所述相机外参数标定方法，其特征在于，对于多个相机，标定装置可以基准点为中心进行旋转，使标志点平面对着需要标定的相机，重复步骤5)-步骤7)，可以完成所有相机的标定。