[发明专利]便携式四目立体摄影测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及摄影技术领域，尤其是涉及一种便携式四目立体摄影测量系统及相应方法。

背景技术

随着科技的发展，信息和信息技术已成为影响人类社会极大变革的科学技术的重大突破。而各种场景和物体的数字化三维空间数据是信息的重要基础之一。而其中的一个重要部分就是数字化三维空间数据的获取，它的关键之处在于这一过程如何有效、快速、全面和正确地进行。

传统的测量和场景三维数字化方法主要依靠的设备有米尺、测距仪、全站仪等，它们能完成现场的单个尺寸测量。这种测量方法的缺点在于：测量效率低；在现场耗费时间长；从测量数据到场景的真实三维之间缺乏直观的联系；场景的三维建模费时费力；现场的重现性差，对遗漏的、动态变化的三维场景信息难以再次测量等。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种便携式四目立体摄影测量系统及方法。

本发明的技术方案为一种便携式四目立体摄影测量系统，包括左相机组和右相机组，左相机组包括两个相机，两个相机上下排列并放置于一个相机护罩内；右相机组包括两个相机，两个相机上下排列并放置于一个相机护罩内；设置连接四个相机的刚性连接杆；设置同步控制器，所述同步控制器接收无线遥控器的脉冲信号，然后输出四路触发信号到四个相机，使四个相机同时快门闭合。

而且，所述相机是数码照相机或数字式摄像机。

本发明还提供了相应四目立体摄影测量方法，预先标定各相机的参数，包括设置若干立柱，每个立柱上设若干白色圆点，圆点的中心刻有黑色十字丝，每个圆点的中心坐标使用经纬仪按前方交汇方法测出；

根据预先标定所得任意两个相机的参数和相应相机拍摄所得图像平面坐标，建立线性方程组并采用最小二乘解方法求解，得到物方空间点坐标(X,Y，Z)。

而且，基于核线相交原理对不同像对中的同名点全自动匹配，所得物方空间点坐标构成立体影像数据集，然后应用立体影像数据获取场景的三维空间信息自动完成三维重建。

本发明提供了一种便于个人携带的四目立体摄影测量系统及方法，可通过遥控器同步拍摄立体影像，该立体影像能保持相对的位置和姿态，因此可用事先标定好的参数来进行图像测量，以实现非接触的、可视化的物体尺寸测量和场景三维自动重建。

附图说明

图1为本发明实施例的系统结构示意图。

图2为本发明实施例的控制场示意图。

图3为本发明实施例的相机成像模型示意图。

图4为本发明实施例的四目摄影测量示意图。

图5为本发明实施例的同名点匹配测量示意图。

图6为本发明实施例的同步控制器结构示意图。

具体实施方式

进行四目立体摄影测量的前提是：①、构成四目的四台相机必须同步拍摄，以防止相机自身运动或动态场景、物体运动造成的参数失效；②、已知四目立体系统的参数，且在测量时一直保持不变。此外，考虑到实际工作的便携性需要，设备要求轻便，操作要求灵活，且能对核心的设备进行必要的防护。本发明所述便携式四目立体摄影测量系统提供一种基于图像的非接触测量设备，它能对被测物体进行四台相机的同步摄影成像。然后，可以在图像上进行测量，得到描述物体所需要的三维坐标、尺寸和形状等物理几何信息和物体的材质、纹理等物理属性信息。并在此基础上自动建立被测物体的三维模型，从而实现场景和物体的三维数字化建模。本发明技术方案突出表现了三维信息获取的便捷性和三维重建的全自动化，能灵活运用于多种场景的测量和三维重建工作中。

如图1，本发明实施例所提供一种便携式四目立体摄影测量系统，包括左相机组1、右相机组2、相机护罩3、刚性连接杆4和同步控制器5。本发明设计一个专用于控制相机的同步控制器，它能接收来自于手持遥控器的拍摄信号，并给四台相机输出快门闭合信号。此外，控制器内的单片机还能管理相机的电源，给出电源的电量指示，长时间待机节电策略和已拍摄影像的数量指示。这种基于电子快门的同步控制器能给出高精度的同步的快门闭合信号，保证了四台相机的同步拍摄工作。因为四台相机固定在一个刚性的连接杆上，这样就保持了四台相机的相对位置和姿态。当系统设备在专用的标定场里检校后，其参数可以一直有效。此外，采用重量轻、刚性好的铝合金材料作为连接杆，并在相机外安装一个保护罩来防止碰撞和误操作。保护罩开有窗口，以方便于对相机的设置和操作。最后得到的设备适合于单人操作，且方便携带和使用。