[发明专利]一种基于小基线条件下的相机双目摄影测量方法

说明书

本发明公开了一种基于小基线条件下的大畸变广角相机双目摄影测量方法，首先，基于预设室内高精度检校场标定双目相机之间的相对位置关系和内参系数；然后采用检校得到广角相机的畸变系数对双目相机进行实时校正，获得畸变校正后的双目影像；接着基于对极几何理、SIFT特征匹配以及Ransac滤波，得到同名特征点的位置；再根据POS系统与双目相机之间的安装位置关系、POS系统测量得到的姿态信息、双目相机之间的相对位置关系以及同名特征点的位置，计算得到双目影像匹配同名点的光线方向，最后得到地物的位置信息。本发明的方法可以测量系统设备小、测量流程简单、测量范围大同时精度高且鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及移动摄影测量和计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于小基线条件下的相机双目摄影测量方法。

背景技术

双目立体视觉是基于视差原理，由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。在机器视觉系统中，双目视觉一般由双摄像机从不同角度同时获取周围景物的两幅数字图像，或有由单摄像机在不同时刻从不同角度获取周围景物的两幅数字图像，并基于视差原理即可恢复出物体三维几何信息，重建周围景物的三维形状与位置。双目视觉有的时候也称为体视，是人类利用双眼获取环境三维信息的主要途径。从目前来看，随着机器视觉理论的发展，双目立体视觉在机器视觉研究中发挥了越来越重要的作用。

双目视觉的数学原理如下：双目立体视觉是基于视差，由三角法原理进行三维信息的获取，即由两个摄像机的图像平面和北侧物体之间构成一个三角形。一直两个摄像机之间的位置关系，便可以获得两摄像机公共视场内物体的三维尺寸及空间物体特征点的三维坐标。所以，双目视觉系统一般由两个摄像机构成。现有技术中通常采用的双目视觉标定方法主要基于上述三角法原理进行三维信息的获取。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

现有的方法在面向特殊测量任务的隐蔽性需求时，由于设备体积、测量流程等问题，无法实现。

由此可知，现有技术中的方法存在不适用于隐蔽性条件以及测量精度不高的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于小基线条件下的相机双目摄影测量方法，用以解决或者至少部分解决现有技术中的方法存在不适用于隐蔽性条件以及测量精度不高的技术问题。

本发明提供了一种基于小基线条件下的相机双目摄影测量方法，包括：

步骤S1：基于预设室内高精度检校场标定双目相机之间的相对位置关系和内参系数，其中，内参系数包括畸变系数；

步骤S2：采用检校得到广角相机的畸变系数对双目相机进行实时校正，获得畸变校正后的双目影像；

步骤S3：基于对极几何理论缩小匹配区域，然后在缩小后的匹配区域中进行SIFT特征匹配和Ransac滤波，得到畸变校正后的双目影像匹配同名点对；在对极几何约束的区域内通过SIFT特征匹配算法在尺度空间内高斯核建立高斯金字塔；并基于高斯金字塔构建高斯差分金字塔：DOG金字塔；在DOG金字塔内进行极值检测，检测得到同名特征点的位置；

步骤S4：根据POS系统与双目相机之间的安装位置关系、POS系统测量得到的姿态信息、双目相机之间的相对位置关系以及同名特征点的位置，计算得到双目影像匹配同名点的光线方向，然后根据双目影像匹配同名点的光线方向利用同步和异步测量两种方式进行前方交会运算，得到地物的位置信息。

在一种实施方式中，步骤S1具体包括：

步骤S1.1：使光电吊舱对着检校场左中右分别拍摄一段视频，从而得到六个视频，左相机和右相机分别对应3个视频；

步骤S1.2：对拍摄的视频截图后进行检校，手动选择预设数量的已知大地坐标的控制点作为计算条件，使用摄影测量中DLT直接线性变换计算姿态的初值；