[发明专利]视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建方法与系统

说明书

本发明涉及数字摄影测量技术领域，提供一种视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建方法与系统，所述方法包括：S1，对同一像片用前方点和相应像点进行光束平差获得后方交汇点坐标；S2，获取交会点相应的前方主点坐标；S3，利用多张不同标注图像重复S1和S2，获得多组点对；S4，利用交会点和前方投影对应点进行切线共球二次交会平差，获得视觉测量系统结构参数和云台旋转中心坐标；S5，建立仿射空间坐标系统。本发明采用共球面二次交会迭代的标定方法，能够精确地标定视觉测量系统(即云镜摄系统，同手眼系统)结构参数，建立精确的仿射坐标体系，实现基于视觉测量系统自身结构参数的无标精确测量。

技术领域

本发明涉及数字摄影测量技术领域，更具体地，涉及一种视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建方法与系统。

背景技术

现代系统集成技术和农业信息获取技术在精细农业领域的迅猛发展，使农业及其他社会行业能够对相关的表型测量、操作机械量检测、几何量检测和结构测试等提出更高的要求，如高通量、无标、无接触、廉价、高精度和网络化等。

因视觉测量系统在一定程度上能够满足上述要求，目前数字摄影测量结合数字图像解析方法已经在三维测量中被广泛应用。其中，二轴转台-镜头-摄像机一体化系统(以下简称云镜摄系统或类手眼系统)是一种非量测设备构建的视觉测量系统，在工业、建筑和生物医学上等已得到广泛的应用。其作为农业和其他行业作业中现场环境的摄影测量仪器，可以方便廉价地获取视场范围内物体的数字图像，并能够进行解析和无标三维测量运算。

视觉测量系统解析和无标三维测量运算的关键在于云镜摄的仿射坐标体系的建立，而与摄像机和镜头一体化的云台旋转中心坐标和一体化结构参数的求取是精确建立云镜摄的仿射坐标体系的基础。目前二自由度手眼系统的标定，由于参数求取过程中采用的共线交会平差方法，仅能得到焦点的世界坐标，不足以据此进一步精确解算手眼系统的结构参数。且常利用运动结构矢量直接求取，但不能控制标定精度，导致手眼坐标系统的仿射关系不能被精确标定，影响视觉测量精度。因此，一般运用控制点、结构光和激光辅助提高精度。但是，控制点、结构光和激光辅助法修正不理想会导致手眼坐标系统的仿射关系不能被精确标定，影响视觉测量精度。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建方法与系统，用以有效提高对目标视觉测量系统运动结构的参数标定精度，从而更精确的表示目标视觉测量系统的仿射关系，提高视觉测量精度，从而实现基于视觉测量系统自身结构参数的无标精确测量。

一方面，本发明提供一种视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建方法，包括：S1，通过光束平差后方共线交会，获取交会点坐标；S2，获取所述交会点坐标所对应主点的前方投影点世界坐标；S3，利用多张不同标注图像，循环执行步骤S1和S2，获取多组交会点坐标与前方投影点世界坐标对；S4，基于多组所述交会点坐标与前方投影点世界坐标对，进行光束平差切线共球二次交会，并通过迭代计算，获取所述视觉测量系统的云台旋转中心坐标和结构参数；S5，基于所述云台旋转中心坐标和所述结构参数，建立以云台旋转中心为基础的仿射空间坐标系。

一方面，本发明提供一种视觉测量系统结构参数标定和仿射坐标系构建系统，包括：第一次交会运算模块，用于通过光束平差后方共线交会，获取交会点坐标；前方投影点世界坐标计算模块，用于获取所述交会点坐标所对应主点的前方投影点世界坐标；多组点对获取模块，用于控制所述第一次交会运算模块和所述前方投影点世界坐标计算模块，根据多张不同标注图像，获取多组交会点坐标与前方投影点世界坐标对；第二次交会运算模块，用于基于多组所述交会点坐标与前方投影点世界坐标对，进行光束平差切线共球二次交会，并通过迭代计算，获取所述视觉测量系统的云台旋转中心坐标和结构参数；仿射空间坐标系构建模块，用于基于所述云台旋转中心坐标和所述结构参数，建立以云台旋转中心为基础的仿射空间坐标系。