CN106482743B - 一种相对位置测量设备的快速检测方法 - Google Patents

一种相对位置测量设备的快速检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106482743B
CN106482743B CN201510555789.1A CN201510555789A CN106482743B CN 106482743 B CN106482743 B CN 106482743B CN 201510555789 A CN201510555789 A CN 201510555789A CN 106482743 B CN106482743 B CN 106482743B
Authority
CN
China
Prior art keywords
total station
video camera
precision
camera
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510555789.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106482743A (zh
Inventor
刘伟
王涛
李威
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Original Assignee
No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by No 618 Research Institute of China Aviation Industry filed Critical No 618 Research Institute of China Aviation Industry
Priority to CN201510555789.1A priority Critical patent/CN106482743B/zh
Publication of CN106482743A publication Critical patent/CN106482743A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106482743B publication Critical patent/CN106482743B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明用于对光学设备的精度进行校准，具体涉及一种相对位置测量设备的快速检测方法。目前摄像测量位置精度的测试方法主要有室内光学平台、高精度平移台和高精度转台；室外使用GPS作为位置基准。光学平台、高精度平移台和高精度转台测量精度高，但成本高、测量范围小，不能用于室外测量。GPS测试方法测量范围大，测试方法简单，但很难达到很高的测量精度。本发明采用全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测标靶、铅垂、三脚架和水平仪，该测试方法具有验证成本低、操作简便、通用性强、精度高、适用范围广等优势。

Description

一种相对位置测量设备的快速检测方法
技术领域
本发明用于对光学设备的精度进行校准，具体涉及一种相对位置测量设备的快速检测方法。
背景技术
摄像测量技术在高精度位置测量中具有广阔的应用前景，例如空间对接、空中加油、着陆着舰等，是实现相对导航的重要手段。使用视觉导航方法，测量被测目标与自身的相对位置关系，具有精度高、隐蔽性好、自主性强、设备简单、成本低的特点，不论大型飞机还是中小型飞机都可以使用。
视觉相对位置测量算法的验证以及原理样机的研制都需要地面验证测试装置的支撑。地面测试装置要能够测试各种不同类型的位置测量系统的静态和动态测量精度；能够测试各种干扰因素对被测系统的测量精度的影响，如传感器噪声，环境光干扰等；能够在室内或室外环境下进行测试。这些都对地面验证测试装置提出了较高的要求。
目前摄像测量位置精度的测试方法主要有，在室内使用光学平台、高精度平移台、高精度转台；室外使用GPS作为位置基准。光学平台、高精度平移台、高精度转台测量精度高，但成本高、测量范围小，不能用于室外测量。GPS测试方法测量范围大，测试方法简单，但很难达到很高的测量精度。
发明内容
本发明的目的是提出基于全站仪的摄像测量位置精度快速测试方法。该测试方法具有验证成本低、操作简便、通用性强、精度高、适用范围广等优势。为视觉测量系统的测量精度提供测试验证环境。
本发明的技术解决方案是，一种相对位置测量设备的快速检测方法，所述相对位置测量设备包括高精度摄像机，该快速检测方法包括以下步骤：
(1)建立检测环境
安装全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测标靶、铅垂、三脚架和水平仪；所述全站仪放置在高精度摄像机正前方，高精度摄像机与计算平台相连，铅垂放在全站仪和高精度摄像机连线中点附近，三脚架用于安放全站仪、高精度摄像机、被测标靶和铅垂；在摄像机镜头盖中心做标记G，在铅垂上适当高度做标志点V；
(2)将全站仪基座及其镜头主光轴调节至水平状态；旋转全站仪并调节高度，使其能够在水平方向观测到铅垂的标志点V；
(3)开启摄像机并通过计算平台监测图像，其中o点是标定后的图像中心，以该点为中心建立摄像机内部的图像坐标系，并在图像中画出x-y轴；调节摄像机俯仰角至大致水平状态，调节摄像机方位角及滚转角，使得全站仪下面的铅垂线与图像坐标系y轴重合；旋转全站仪，使其正对摄像机，调节摄像机高度及俯仰角，使铅垂上的V点及全站仪镜头中心同时处于图像坐标系x轴上，然后固定摄像机并测量靶标位置；
(4)给摄像机盖上镜头盖，测量全站仪到摄像机镜头盖中心G点的距离，定义为a，并将全站仪相对于摄像机此时的方位角设定为180°；根据摄像机尺寸可得摄像机镜头盖中心G到摄像机CCD中心D点的距离b，摄像机的镜头焦距为f，那么全站仪到摄像机镜头光心的距离d＝a+b-f；
(5)以摄像机光心为原点，正前方为Z轴正向，Y轴垂直向上，根据右手定则建立直角坐标系，那么全站仪的坐标为(0，0，d)，方位角为(0，180，0)；调节全站仪至坐标测量状态，设全站仪的站点坐标为(0，0，d)，全站仪的后视定向方位角为180度；
(6)被测靶标三维位置(x，y，z)测量
用全站仪对被测靶标特定点进行测距测角，可以直接得到靶标特定点在摄像机坐标系下的坐标；
(7)将由摄像机测量得到的靶标位置和由全站仪测量得到的靶标位置进行比较。
本发明可以在室内或室外环境下使用，对地面平整度要求极低，只要能放稳可伸缩三脚架即可；测量设备以高精度全站仪为主，精度高，范围广，其测量范围仅受测量设备作用距离限制；使用方便，利用全站仪测坐标功能，可以直接读出被测标靶中心位置；测出被测靶标上多点的位置就可以计算靶标姿态。该装置为摄像测量位置精度提供了一种方便实用的测试方法。该装置具有很强的通用性，基于摄像测量的位置测量系统都可以使用该装置进行位置精度测试验证。
附图说明
图1是本发明的测试方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细说明。具体测试步骤如下：
(1)建立检测环境
安装全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测标靶、铅垂、三脚架和水平仪；所述全站仪放置在高精度摄像机正前方，高精度摄像机与计算平台相连，铅垂放在全站仪和高精度摄像机连线中点附近，三脚架用于安放全站仪、高精度摄像机、被测标靶和铅垂；在摄像机镜头盖中心做标记G，在铅垂上适当高度做标志点V；
(2)将全站仪基座及其镜头主光轴调节至水平状态；旋转全站仪并调节高度，使其能够在水平方向观测到铅垂的标志点V；
(3)开启摄像机并通过计算平台监测图像，其中o点是标定后的图像中心，以该点为中心建立摄像机内部的图像坐标系，并在图像中画出x-y轴；调节像机俯仰角至大致水平状态，调节摄像机方位角及滚转角，使得全站仪下面的铅垂线与图像坐标系y轴重合；旋转全站仪，使其正对摄像机，调节摄像机高度及俯仰角，使铅垂上的V点及全站仪镜头中心同时处于图像坐标系x轴上，然后固定摄像机并测量靶标位置；
(4)给摄像机盖上镜头盖，测量全站仪到摄像机镜头盖中心G点的距离，定义为a，并将全站仪相对于摄像机此时的方位角设定为180°；根据摄像机尺寸可得摄像机镜头盖中心G到摄像机CCD中心D点的距离b，摄像机的镜头焦距为f，那么全站仪到摄像机镜头光心的距离d＝a+b-f；
(5)以摄像机光心为原点，正前方为Z轴正向，Y轴垂直向上，根据右手定则建立直角坐标系，那么全站仪的坐标为(0，0，d)，方位角为(0，180，0)；调节全站仪至坐标测量状态，设全站仪的站点坐标为(0，0，d)，全站仪的后视定向方位角为180度；
(6)被测靶标三维位置(x，y，z)测量
用全站仪对被测靶标特定点进行测距测角，可以直接得到靶标特定点在像机坐标系下的坐标；
(7)将由摄像机测量得到的靶标位置和由全站仪测量得到的靶标位置进行比较。

Claims (1)

1.一种相对位置测量设备的快速检测方法，其特征在于，所述相对位置测量设备包括高精度摄像机，该快速检测方法包括以下步骤：
(1)建立检测环境
安装全站仪、高精度摄像机、计算平台、被测靶标、铅垂、三脚架和水平仪；所述全站仪放置在高精度摄像机正前方，高精度摄像机与计算平台相连，铅垂放在全站仪和高精度摄像机连线中点附近，三脚架用于安放全站仪、高精度摄像机、被测靶标和铅垂；在摄像机镜头盖中心做标记G，在铅垂上适当高度做标志点V；
(2)将全站仪基座及其镜头主光轴调节至水平状态；旋转全站仪并调节高度，使其能够在水平方向观测到铅垂上的标志点V；
(3)开启摄像机并通过计算平台监测图像，其中o点是标定后的图像中心，以该点为中心建立摄像机内部的图像坐标系，并在图像中画出x-y轴；调节摄像机俯仰角至大致水平状态，调节摄像机方位角及滚转角，使得全站仪下面的铅垂线与图像坐标系y轴重合；旋转全站仪，使其正对摄像机，调节摄像机高度及俯仰角，使铅垂上的V点及全站仪镜头中心同时处于图像坐标系x轴上，然后固定摄像机并测量靶标位置；
(4)给摄像机盖上镜头盖，测量全站仪到摄像机镜头盖中心G点的距离，定义为a，并将全站仪相对于摄像机此时的方位角设定为180°；根据摄像机尺寸可得摄像机镜头盖中心G到摄像机CCD中心D点的距离b，摄像机的镜头焦距为f，那么全站仪到摄像机镜头光心的距离d＝a+b-f；
(5)以摄像机光心为原点，正前方为Z轴正向，Y轴垂直向上，根据右手定则建立直角坐标系，那么全站仪的坐标为(0，0，d)，方位角为(0，180，0)；调节全站仪至坐标测量状态，设全站仪的站点坐标为(0，0，d)，全站仪的后视定向方位角为180度；
(6)被测靶标三维位置(x，y，z)测量
用全站仪对被测靶标特定点进行测距测角，可以直接得到靶标特定点在摄像机坐标系下的坐标；
(7)将由摄像机测量得到的靶标位置和由全站仪测量得到的靶标位置进行比较。
CN201510555789.1A 2015-09-02 2015-09-02 一种相对位置测量设备的快速检测方法 Active CN106482743B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510555789.1A CN106482743B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 一种相对位置测量设备的快速检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510555789.1A CN106482743B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 一种相对位置测量设备的快速检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106482743A CN106482743A (zh) 2017-03-08
CN106482743B true CN106482743B (zh) 2019-05-21

Family

ID=58237842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510555789.1A Active CN106482743B (zh) 2015-09-02 2015-09-02 一种相对位置测量设备的快速检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106482743B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110006451A (zh) * 2019-04-16 2019-07-12 北京遥感设备研究所 一种基于全站仪的脉冲激光测距高精度标校系统
CN110044379B (zh) * 2019-04-19 2020-10-16 武汉地震计量检定与测量工程研究院有限公司 一种移动测量系统标定方法
CN110361706B (zh) * 2019-07-02 2021-03-12 中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院郑州校区 一种雷达天线阵面法线方位角测量装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347576A (ja) * 2003-05-19 2004-12-09 Koji Ito ビデオトータルステーション
CN1793811A (zh) * 2005-10-28 2006-06-28 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 数码相机可量测化检测方法
CN101297176A (zh) * 2005-10-26 2008-10-29 特里伯耶拿有限公司 测量方法和测量仪器
CN101932905A (zh) * 2008-02-12 2010-12-29 特林布尔公司 相对于地面标志来定位勘测仪器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004347576A (ja) * 2003-05-19 2004-12-09 Koji Ito ビデオトータルステーション
CN101297176A (zh) * 2005-10-26 2008-10-29 特里伯耶拿有限公司 测量方法和测量仪器
CN1793811A (zh) * 2005-10-28 2006-06-28 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院 数码相机可量测化检测方法
CN101932905A (zh) * 2008-02-12 2010-12-29 特林布尔公司 相对于地面标志来定位勘测仪器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Calibration of High Resolution Digital Camera using Self-Calibration Bundle Adjustment Method";Wani Sofia Udin;《2011 IEEE 7th International Colloquium on Signal Processing and its Applications》;20111231;正文第137-140页
"晃动平台上对空拍摄大视场摄像机的标定方法";关棒磊;《光学学报》;20150731;第35卷(第7期);正文第0712003-1-0712003-6页

Also Published As

Publication number Publication date
CN106482743A (zh) 2017-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107588913B (zh) 一种桥梁挠度检测系统及检测方法
US9594167B2 (en) Geodetic referencing of point clouds
US9644960B2 (en) Laser beam horizontal trueness testing device and corresponding method
US20140132729A1 (en) Method and apparatus for camera-based 3d flaw tracking system
CN107401976B (zh) 一种基于单目相机的大尺寸视觉测量系统及其标定方法
KR101308744B1 (ko) 항공촬영 영상의 지형대비 기준점 합성형 공간영상도화 시스템
CN105424006A (zh) 基于双目视觉的无人机悬停精度测量方法
CN106017404B (zh) 摄像测量相机视轴与辅助激光光轴夹角的检测装置及方法
JP2004163292A (ja) 測量装置と電子的記憶媒体
CN105716593B (zh) 一种用于光电侦察系统定向定位精度测试的测试装置及测试方法
US10634795B2 (en) Rover and rover measuring system
CN104034352B (zh) 采用激光跟踪仪和干涉检验测量空间相机场曲的方法
CN106482743B (zh) 一种相对位置测量设备的快速检测方法
CN109211573B (zh) 一种无人机悬停稳定性的评测方法
CN109212497A (zh) 一种空间六自由度车载雷达天线位姿偏差测量及对接方法
CN103606155B (zh) 摄像机视场标定方法和装置
CN109712157A (zh) 一种基于单目视觉的重力场法加速度计校准方法
CN116123998A (zh) 多站点基于视频采集对空中炸点进行实时测量方法
CN105627916B (zh) 一种建立跟踪仪地理坐标系及六自由度测量的方法
CN111665023A (zh) 一种望远镜畸变测量装置及方法
US10713527B2 (en) Optics based multi-dimensional target and multiple object detection and tracking method
CN106247998A (zh) 一种激光轴与反射镜法线平行的检校方法
CN110873558B (zh) 一种距离和姿态角的测量装置及测量方法
KR101144200B1 (ko) 일반도화기에서 사용되는 영상도화이미지의 데어터 수집시스템
CN103822580A (zh) 超长框架变形与姿态的多点实时测量系统与方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant