CN113390394A - 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法 - Google Patents

一种带有摄影比例尺的光束法平差算法 Download PDF

Info

Publication number
CN113390394A
CN113390394A CN202110648377.8A CN202110648377A CN113390394A CN 113390394 A CN113390394 A CN 113390394A CN 202110648377 A CN202110648377 A CN 202110648377A CN 113390394 A CN113390394 A CN 113390394A
Authority
CN
China
Prior art keywords
camera
object point
scale
dimensional coordinate
initial value
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.)
Granted
Application number
CN202110648377.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113390394B (zh
Inventor
李维诗
别梓钒
张瑞
夏豪杰
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.)
Hefei University of Technology
Original Assignee
Hefei University of Technology
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 Hefei University of Technology filed Critical Hefei University of Technology
Priority to CN202110648377.8A priority Critical patent/CN113390394B/zh
Publication of CN113390394A publication Critical patent/CN113390394A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113390394B publication Critical patent/CN113390394B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying

Abstract

本发明公开了一种带有摄影比例尺的光束法平差算法。首先利用常规三维重建算法得到被测物点的三维坐标初值，然后根据各被测物点的三维坐标初值计算出各物点在对应相机中成像的摄影比例尺，并建立带有摄影比例尺的目标函数，优化相机参数和被测物点三维坐标初值，得到最终的相机参数和三维坐标。该方法适用于工业摄影测量中相机与标志点的距离变化较大时的三维坐标重建，且计算结果可靠。

Description

一种带有摄影比例尺的光束法平差算法
技术领域
本发明涉及视觉测量技术领域，尤其涉及一种带有摄影比例尺的光束法平差算法。
背景技术
在航空航天、汽车制造等领域中，工业摄影测量技术常常需要在测量现场布置一定数量的编码标志点，利用相机从多个方位采集标志点图像，再对标志点进行三维重建。为了提升重建精度，需要利用光束法平差对重建初值进行非线性优化，获得高精度的三维坐标值。但常规光束法平差在系统的实际应用中存在以下限制：
在实际的系统应用中，相机光心在各方位与同一个标志点之间的距离不同，该标志点在不同成像平面上相同大小的重投影误差所对应的空间定位误差大小也会不同，因此各成像面重投影误差所表征的空间定位误差无法统一在相同尺度上。常规光束法平差以成像平面上的重投影误差作为误差方程，在相机与标志点距离变化较大的情况下，难以对最终重建结果的空间定位误差进行评价。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，以增强光束法平差在相机与标志点距离变化较大情况下对标志点空间定位误差的优化，实现对标志点的高精度测量。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，具体包括以下步骤：
(1)、利用相机标定算法得到相机的内、外参数初值，利用三维重建算法得到n个被测物点的三维坐标初值；
(2)、根据各被测物点的三维坐标初值计算出各物点在对应相机中成像的摄影比例尺，并建立带有摄影比例尺的误差方程及目标函数；
(3)、根据建立的误差方程和目标函数，对相机的内、外参数初值和被测物点的三维坐标初值进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机内、外参数和三维坐标。
步骤(2)中所述的建立带有摄影比例尺的误差方程及目标函数，具体步骤如下：
(2a)设空间中第i个物点Pi的初值为(Xi，Yi，Zi)，第j个相机的主距为(fx，fy)，计算得到物点Pi在第j个相机中成像的摄影比例尺为mx＝Zi/fx，my＝Zi/fy；
(2b)设空间中第i个物点Pi在第j个相机的成像平面上的像点坐标为pij(uij，vij)，根据共线方程计算得到第i个物点Pi在第j个相机的成像平面上的重投影点pij′(uij′，vij′)，第i个物点Pi在第j个相机中成像的带有摄影比例尺的误差方程为
Figure BDA0003110782550000021
得到在m台相机和n个被测物点情况下的目标函数
Figure BDA0003110782550000022
利用Levenberg-Marquardt算法对相机的内、外参数初值和被测物点的三维坐标初值进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机内、外参数和三维坐标。
本发明的优点是：本发明可以对标志点的空间定位误差进行优化；本发明不受相机与标志点距离变化的影响，可以更好地评价标志点空间定位误差。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
图2为摄影比例尺示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，具体包括以下步骤：
(1)、利用相机标定算法得到相机的内、外参数初值，利用三维重建算法得到n个被测物点的三维坐标初值；
(2)、根据各被测物点的三维坐标初值计算出各物点在对应相机中成像的摄影比例尺，并建立带有摄影比例尺的误差方程及目标函数；
(3)、根据建立的误差方程和目标函数，对相机的内、外参数初值和被测物点的三维坐标初值进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机内、外参数和三维坐标。
现结合附图和具体实施例对本发明进一步详细的说明。
实施例一
本实施例是对三维扫描测头上的标志点进行三维重建，在4台相机，6个标志点的情况下，利用算法对相机参数和物点三维坐标进行优化，包括以下步骤：
步骤(1)：对相机进行标定得到相机的内、外参数初值(C1，C2，C3，C4)，对标志点进行三维重建，得到各点的三维坐标初值(P1，P2，P3，P4)；
步骤(2)：根据各标志点的三维坐标初值计算出各物点在对应相机中成像的摄影比例尺，并建立带有摄影比例尺的误差方程以及目标函数，包括如下具体步骤：
(2a)设空间中第i个标志点Pi的初值为(Xi，Yi，Zi)，第j个相机的主距为(fx，fy)，计算得到标志点Pi在第j个相机中成像的摄影比例尺为mx＝Zi/fn，my＝Zi/fy；
(2b)设空间中第i个物点Pi在第j个相机的成像平面上的像点坐标为pij(uij，vij)，根据共线方程计算得到第i个物点Pi在第j个相机的成像平面上的重投影点pij′(uij′，vij′)，第i个物点Pi在第j个相机中成像的带有摄影比例尺的误差方程为
Figure BDA0003110782550000031
得到在m台相机和n个被测物点情况下的目标函数
Figure BDA0003110782550000032
(3)、根据目标函数，利用LM(Levenberg-Marquardt)算法对4个相机参数(C1，C2，...，Cm)和6个标志点三维坐标初值(P1，P2，...，Pn)进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机参数和三维坐标。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的保护范畴。

Claims (3)

1.一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，其特征在于：具体包括以下步骤：
(1)、利用相机标定算法得到相机的内、外参数初值，利用三维重建算法得到n个被测物点的三维坐标初值；
(2)、根据各被测物点的三维坐标初值计算出各物点在对应相机中成像的摄影比例尺，并建立带有摄影比例尺的误差方程及目标函数；
(3)、根据建立的误差方程和目标函数，对相机的内、外参数初值和被测物点的三维坐标初值进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机内、外参数和三维坐标。
2.根据权利要求1所述的一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，其特征在于：步骤(2)中所述的建立带有摄影比例尺的误差方程及目标函数，具体步骤如下：
(2a)设空间中第i个物点Pi的初值为(Xi，Yi，Zi)，第j个相机的主距为(fx，fy)，计算得到物点Γi在第j个相机中成像的摄影比例尺为mx＝Zi/fn，my＝Zi/fy；
(2b)设空间中第i个物点Pi在第j个相机的成像平面上的像点坐标为pij(uij，vij)，根据共线方程计算得到第i个物点Γi在第j个相机的成像平面上的重投影点pij′(uij′，vij′)，第i个物点Pi在第j个相机中成像的带有摄影比例尺的误差方程为
Figure FDA0003110782540000011
得到在m台相机和n个被测物点情况下的目标函数
Figure FDA0003110782540000012
3.根据权利要求1所述的一种带有摄影比例尺的光束法平差算法，其特征在于：利用Levenberg-Marquardt算法对相机的内、外参数初值和被测物点的三维坐标初值进行整体的非线性优化，得到最终优化后的相机内、外参数和三维坐标。
CN202110648377.8A 2021-06-10 2021-06-10 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法 Active CN113390394B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110648377.8A CN113390394B (zh) 2021-06-10 2021-06-10 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110648377.8A CN113390394B (zh) 2021-06-10 2021-06-10 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113390394A true CN113390394A (zh) 2021-09-14
CN113390394B CN113390394B (zh) 2022-12-06

Family

ID=77620213

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110648377.8A Active CN113390394B (zh) 2021-06-10 2021-06-10 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113390394B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103759670A (zh) * 2014-01-06 2014-04-30 四川虹微技术有限公司 一种基于数字近景摄影的物体三维信息获取方法
US20150070468A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-12 Faro Technologies, Inc. Use of a three-dimensional imager's point cloud data to set the scale for photogrammetry
CN104931022A (zh) * 2015-04-21 2015-09-23 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心 基于星载激光测高数据的卫星影像立体区域网平差方法
CN105627934A (zh) * 2014-10-30 2016-06-01 宁波舜宇光电信息有限公司 一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法
CN108871207A (zh) * 2018-09-14 2018-11-23 佛山市天目工业测量科技有限公司 一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法
WO2019179200A1 (zh) * 2018-03-22 2019-09-26 深圳岚锋创视网络科技有限公司 多目相机的三维重建方法、vr相机和全景相机

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150070468A1 (en) * 2013-09-10 2015-03-12 Faro Technologies, Inc. Use of a three-dimensional imager's point cloud data to set the scale for photogrammetry
CN103759670A (zh) * 2014-01-06 2014-04-30 四川虹微技术有限公司 一种基于数字近景摄影的物体三维信息获取方法
CN105627934A (zh) * 2014-10-30 2016-06-01 宁波舜宇光电信息有限公司 一种基于机器视觉的视觉比例系数获取方法
CN104931022A (zh) * 2015-04-21 2015-09-23 国家测绘地理信息局卫星测绘应用中心 基于星载激光测高数据的卫星影像立体区域网平差方法
WO2019179200A1 (zh) * 2018-03-22 2019-09-26 深圳岚锋创视网络科技有限公司 多目相机的三维重建方法、vr相机和全景相机
CN108871207A (zh) * 2018-09-14 2018-11-23 佛山市天目工业测量科技有限公司 一种摄影测量基准尺长度标定装置及使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
别梓钒等: "多目视觉测量系统的光束法平差改进", 《计测技术》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113390394B (zh) 2022-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111505606B (zh) 多相机与激光雷达系统相对位姿检校方法及装置
CN110146038B (zh) 筒形件装配转角的分布式单目相机激光测量装置及方法
CN109859272B (zh) 一种自动对焦双目摄像头标定方法及装置
CN111369630A (zh) 一种多线激光雷达与相机标定的方法
CN114283203B (zh) 一种多相机系统的标定方法及系统
CN115205466B (zh) 一种基于结构光的输电通道三维重建方法和系统
CN109544642B (zh) 一种基于n型靶标的tdi-ccd相机参数标定方法
CN112634373B (zh) 基于零膨胀陶瓷标定板的视觉测量系统动态校正方法
CN114331924B (zh) 大工件多相机视觉测量方法
CN113538595B (zh) 利用激光测高数据辅助提升遥感立体影像几何精度的方法
CN110044266B (zh) 基于散斑投影的摄影测量系统
CN115187612A (zh) 一种基于机器视觉的平面面积测量方法、装置及系统
CN113963067B (zh) 一种采用小靶标对大视场视觉传感器进行标定的标定方法
CN113916128A (zh) 一种基于光笔式视觉测量系统的提高精度的方法
CN109242909B (zh) 一种面向高精度二维尺寸测量的线阵相机标定算法
CN111710002B (zh) 一种基于Optitrack系统的相机外参标定方法
CN113390394B (zh) 一种带有摄影比例尺的光束法平差算法
CN111998823A (zh) 基于双目异光源测距装置的目标测距方法
CN109712200B (zh) 一种基于最小二乘原理及边长推算的双目定位方法及系统
CN112116665B (zh) 一种结构光传感器标定方法
CN114170321A (zh) 一种基于测距的相机自标定方法及系统
CN115290008A (zh) 一种影像测量平行光管的角度标定算法
CN115289997A (zh) 一种双目相机三维轮廓扫描仪及其使用方法
CN114018167A (zh) 一种基于单目三维视觉的桥梁挠度测量方法
CN110706292B (zh) 一种基于机器视觉的二维工作台误差自标定方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 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