[发明专利]一种基于红外LED灯的摄影/像机全自动快速标定方法

说明书

本发明公开了一种基于红外LED灯的摄影/像机全自动快速标定方法，该方法包括以下步骤：S1、建立红外LED灯标定场；S2、采集标定场图像；S3、自动读取标定场图像；S4、自动提取标定场图像上的红外LED灯标志点；S5、对图像上的红外LED灯标志点进行自动编号；S6、自动解算摄影/像机的标定参数。本发明的方法毋需人工手动干预，可以实现摄影/像机全自动快速标定，标定一台摄影/像机只需数分钟即可完成，简单易行，减少了普通标定方法中手动量测图像坐标的步骤，且不要求操作人员有摄影测量和计算机视觉方面的专业知识，可实现工厂流水作业，对大批量摄影/像机的标定有非常高的实用价值和广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及摄影测量和计算机视觉几何定位技术领域，尤其涉及一种基于红外LED灯的摄影/像机全自动快速标定方法。

背景技术

摄影测量和计算机视觉都是通过处理摄影(像)机获取的图像，而获得被摄物体的几何和纹理信息。在开展相关工作之前，对摄影(像)机进行标定是第一步基础工作，标定结果主要提供摄影(像)机的内方位元素、光学畸变参数和其他重要参数的检查与校正。国内外许多摄影测量和计算机视觉领域的学者们提出了各种各样行之有效的标定方法，如自标定方法、建筑物灭点标定方法、基于高精度平面网格板的标定方法，这些方法一般都很难获得最优的标定精度。室内高精度三维控制场标定方法是目前摄影(像)机标定方法中较为常用且成熟的一种方法，其标定精度相对较高，在摄影测量领域有非常广泛的应用。室内三维控制场由均匀分布在立体空间内、有已知三维空间坐标的明显标志点构成，可以用于摄影(像)机标定和近景摄影测量的有关研究，包括对新理论、新仪器和新方法的检验，也可对实际工作的摄影方式进行优化，检验控制点数量、质量和分布对精度的影响等。利用室内高精度三维控制场获得的摄影(像)机标定精度能够满足绝大部分摄影测量和计算机视觉的要求。

建立室内高精度三维控制场的首要工作是设计清晰的控制点标志，常用的标志图形如图1所示。图1(a)中的控制点标志由两个同心圆组成，将内部圆均分四等份，一、三象限涂为白色，二、四象限涂为黑色，外部是一个圈黑的圆环。图1(b)中的控制点标志也有两个同心圆组成，内部圆为白色，外部圆为黑色，在白色圆中添加十字丝。图1(c)中的控制点标志由“田”方框组成，将对角两正方向涂为黑色。

控制点标志建设好之后，将标志点贴附在边长为50-80毫米的矩形亚克力板上，并将亚克力板固定于碳纤维杆子上，杆子上部用万向节连接固定于天花板上，下部接上重锤并置于重油罐中，使碳纤维杆能自然悬垂，同时可以抵抗轻微的震动或风的影响。利用高精度全站仪观测得到控制点标志的三维坐标，便可用于摄影(像)机的标定。

利用室内三维控制场进行摄影(像)机标定时，首先用摄影(像)机获取控制场的图像(如图2所示)，然后量测控制场图像中标志点所对应的图像点坐标。然而，从图2可以看出，标志点对应的像点在图像上的排列并无规律，很多标志点的图像是完全一样的，还有部分标志点图像有重叠。因此，要实现摄影(像)机全自动快速标定就会遇到一定的困难：1)虽然可以预先设计标志点的图像模板，但仍然需要手工干预才能获得所有标志点的图像坐标，因而难以实现全自动化；2)获取的图像坐标需要人工给定编号，以满足与物方坐标一一对应；3)部分标志点在图像上重叠，容易引起图像点编号错误。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中难以实现全自动的摄影/像机快速标定的缺陷，提供一种基于红外LED灯的摄影/像机全自动快速标定方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于红外LED灯的摄影/像机全自动快速标定方法，该方法包括以下步骤：

S1、建立红外LED灯标定场：按室内高精度三维控制场建立方法选择场地、设立标杆，选取红外LED灯作为控制标志点，将红外LED灯分别安装在各个标杆上，并量测每一个红外LED灯的物方坐标；