[发明专利]标定非共视域线扫激光测距仪和测量相机方位的方法

摘要

本发明公开了标定非共视域线扫激光测距仪和测量相机方位的方法，包括八个步骤，本发明属于方位标定技术领域，本发明是一种很简单的相机外参标定算法，通过同心圆阵列标定板的同心圆轮廓图像来标定非共视域线扫激光测距仪和测量相机的相对旋转，通过计算同心圆圆心来标定非共视域线扫激光测距仪和测量相机的相对平移。本方法精确度高，并且可在实践中直接进行测量相机中特征兴趣点的三维重建。

主权项

标定非共视域线扫激光测距仪和测量相机方位的方法，其特征在于线扫激光测距仪和测量相机没有公共视野，标定物部分在线扫激光测距仪视域内，部分在测量相机视域内，包括如下步骤：(1)在标定板上设置按阵列分布的标志同心圆，其中三个角位的三环圆起到定位作用，帮助线扫激光测距仪和测量相机确定标定板上非共视域部分的圆；(2)将标定板放置于线扫激光测距仪和测量相机的视场，对标定板进行拍摄，线扫激光测距仪和测量相机分别获得部分标定板图像，这是由于线扫激光测距仪和测量相机都相对于测量机械平台垂直，线扫激光测距仪和测量相机不能同时观测到标定板的相同部分；(3)测量相机与平台垂直度测量：对测量相机拍摄到的标定板图像进行图像滤波、阈值分割、边界提取、轮廓跟踪、椭圆边界拟合，获取同心圆边界椭圆矩阵表达，利用已经标定的测量相机内参系数K，和同心圆图像两个中任意一个椭圆矩阵C，获得椭圆锥Q，并对其进行特征向量分解并合成旋转矩阵R1；(4)线扫激光测距仪相机与平台垂直度测量：对线扫激光测距仪相机拍摄到的标定板图像进行以上操作，利用已经标定测量相机内参系数，椭圆矩阵表达，获得椭圆锥方程，并对其进行特征向量分解并合成旋转矩阵R2；(5)测量相机和线扫激光测距仪相机的相对旋转由inv(R1)*R2得到；(6)测量相机和标定板相对平移恢复：通过测量相机中同心圆轮廓C1、C2获得inv(C1)*C2的三个特征根和三个特征向量，其中三个特征根中有两个相等一个不等，即γ1＝γ2≠γ3，不等特征根对应的特征向量即为同心圆圆心图像，因此已知标定物圆心在三维空间中的位置，可标定测量相机和标定物4x4的3D平移T1矩阵；(7)线扫激光测距仪和标定板相对平移恢复：通过线扫激光测距仪中同心圆轮廓，利用步骤(6)中的方法，可标定线扫激光测距仪和标定物4x4的3D平移T2矩阵；(8)结合步骤(6)和步骤(7)中的平移计算，计算测量相机和线扫激光测距仪相对平移inv(T1)*T2，从而标定测量相机和线扫激光测距仪的相对平移。