一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及近景環(huán)物攝影測(cè)量、幾何檢校和標(biāo)定以及立體影像三維重建領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的環(huán)物影像三維重建設(shè)備，其相機(jī)參數(shù)都是通過(guò)后續(xù)處理一并解算，因此其點(diǎn)云解算的精度不高，尤其利用普通的單反級(jí)別非量測(cè)相機(jī)時(shí)，其點(diǎn)云精度僅能達(dá)到分米級(jí)。這樣的設(shè)備無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)今對(duì)高精度采集的需求，應(yīng)用范圍較窄，比如在小型文物、地質(zhì)標(biāo)本的數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域無(wú)法得到應(yīng)用。
[0003]因此，如何克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的環(huán)物影像三維重建設(shè)備的精度不高的問(wèn)題，從而進(jìn)一步增加其應(yīng)用范圍，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型旨在提供一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠大幅度提高點(diǎn)云生成精度，從而提高環(huán)物影像三維重建設(shè)備的精度，進(jìn)一步增加其應(yīng)用范圍。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)，包括環(huán)物影像三維重建設(shè)備和設(shè)于環(huán)物影像三維重建設(shè)備外圍的外嵌便攜式控制場(chǎng)；
[0006]所述環(huán)物影像三維重建設(shè)備包括底座、擺臂、相機(jī)和器物盤(pán)，所述擺臂連接于底座，所述相機(jī)設(shè)于擺臂上，所述器物盤(pán)通過(guò)導(dǎo)軌升降臺(tái)立于底座上；
[0007]所述外嵌便攜式控制場(chǎng)包括沿向外伸出方向包設(shè)于器物盤(pán)外圍的控制板、垂直于控制板上的豎桿，所述控制板包括依次相接的立板、斜板、底板，所述底板位于導(dǎo)軌升降臺(tái)下方，所述豎桿的頂點(diǎn)為坐標(biāo)已知的控制點(diǎn)，所述控制點(diǎn)布設(shè)于器物盤(pán)的外圍。
[0008]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)中，所述器物盤(pán)位于外嵌便攜式控制場(chǎng)的包圍中。
[0009]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)中，所述器物盤(pán)通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)待拍攝物旋轉(zhuǎn)。
[0010]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)中，所述擺臂的高度和方向可調(diào)。
[0011]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)中，所述控制板上設(shè)有垂直于所述相機(jī)的豎桿。
[0012]此外，本實(shí)用新型還提供了一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法，包括步驟:
[0013]I)圖像預(yù)處理，去噪并消除影像背景；
[0014]2)圖像控制點(diǎn)目標(biāo)細(xì)分定位，確定出現(xiàn)在影像中的控制點(diǎn)像點(diǎn)坐標(biāo)；
[0015]3)控制點(diǎn)識(shí)別，關(guān)聯(lián)步驟2)識(shí)別出的像點(diǎn)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)物方坐標(biāo)；
[0016]4)識(shí)別準(zhǔn)確度檢核，對(duì)步驟3)關(guān)聯(lián)的結(jié)果進(jìn)行檢核，排除粗差；
[0017]5)相機(jī)實(shí)時(shí)標(biāo)定，根據(jù)識(shí)別的控制點(diǎn)對(duì)相機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定。
[0018]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述圖像預(yù)處理、圖像控制點(diǎn)目標(biāo)細(xì)分定位包括步驟:
[0019]I)使用低通濾波模板去除影像噪聲；
[0020]2)運(yùn)用多窗口采樣的方法求取全局背景閾值，進(jìn)行圖像控制點(diǎn)目標(biāo)和背景目標(biāo)分離；
[0021]3)運(yùn)用多閾值聚類(lèi)算法進(jìn)行圖像控制點(diǎn)目標(biāo)間的分離；
[0022]4)運(yùn)用質(zhì)心法、帶閾值的質(zhì)心法、曲面擬合法、平方加權(quán)質(zhì)心法進(jìn)行圖像控制點(diǎn)目標(biāo)的細(xì)分定位。
[0023]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述控制點(diǎn)識(shí)別包括步驟:
[0024]I)設(shè)定控制點(diǎn)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的控制點(diǎn)信息；
[0025]2)將當(dāng)前視場(chǎng)中的控制點(diǎn)與控制點(diǎn)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中的控制點(diǎn)信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)匹配，完成控制點(diǎn)的像方坐標(biāo)和物方坐標(biāo)的關(guān)聯(lián)；
[0026]3)運(yùn)用至少三種控制點(diǎn)識(shí)別算法，對(duì)每一種識(shí)別的結(jié)果附以不同的權(quán)重，所有算法的結(jié)果乘以相應(yīng)的權(quán)重進(jìn)行累加，識(shí)別出符合條件的控制點(diǎn)。
[0027]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述控制點(diǎn)識(shí)別算法包括子圖同構(gòu)類(lèi)算法、模式識(shí)別類(lèi)算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)類(lèi)算法，每種算法設(shè)有對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)特征數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0028]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述識(shí)別準(zhǔn)確度檢核包括步驟:
[0029]I)利用相關(guān)聯(lián)的控制點(diǎn)集，構(gòu)建誤差方程，建立相機(jī)成像模型；
[0030]2)運(yùn)用最小二乘解算法和RMSE殘差解算法，解算相機(jī)的外方位兀素；
[0031]3)與水平垂直傳動(dòng)裝置獲取的相機(jī)外方位元素進(jìn)行對(duì)比，小于一定的限差時(shí)可認(rèn)定控制點(diǎn)識(shí)別準(zhǔn)確。
[0032]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述相機(jī)實(shí)時(shí)標(biāo)定包括步驟:
[0033]I)運(yùn)用直接線性變換解法進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定；
[0034]2)獲取相機(jī)內(nèi)方位元素和相機(jī)外方位元素，所述相機(jī)內(nèi)方位元素包括主點(diǎn)、主距、畸變系數(shù)，所述相機(jī)外方位元素包括外方位角元素和外方位線元素，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)物影像三維重建設(shè)備的實(shí)時(shí)標(biāo)定。
[0035]優(yōu)選地，在上述的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法中，所述方法的處理流程包括:
[0036]I)獲取相機(jī)自標(biāo)定數(shù)據(jù)、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)、源影像數(shù)據(jù)；
[0037]2)進(jìn)行點(diǎn)云投影映射算法；
[0038]3)進(jìn)行遮擋自適應(yīng)剔除算法；
[0039]4)進(jìn)行三維一致性融合算法；
[0040]5)獲取源影像三維映射結(jié)果。
[0041]相對(duì)上述【背景技術(shù)】，本實(shí)用新型提供的環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)及方法，在環(huán)物影像三維重建設(shè)備的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并建立了外嵌便攜式三維控制場(chǎng)；同時(shí)利用影像處理技術(shù)、點(diǎn)角距鏈接技術(shù)、質(zhì)心識(shí)別技術(shù)、相機(jī)幾何標(biāo)定技術(shù)和并行處理技術(shù)的實(shí)時(shí)標(biāo)定方法，可以在每張影像拍攝的同時(shí)實(shí)時(shí)、高精度的標(biāo)定拍攝瞬間相機(jī)的位置，為后續(xù)處理提供相機(jī)的外方位元素信息，提高后續(xù)點(diǎn)云計(jì)算的精度，從而提高環(huán)物影像三維重建設(shè)備的精度，進(jìn)一步增加其應(yīng)用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1是本實(shí)用新型環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖2是本實(shí)用新型環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法的流程圖；
[0044]圖3是圖像預(yù)處理和圖像控制點(diǎn)目標(biāo)細(xì)分定位的流程圖；
[0045]圖4是控制點(diǎn)識(shí)別的流程圖；
[0046]圖5是識(shí)別準(zhǔn)確度檢核的流程圖；
[0047]圖6是相機(jī)實(shí)時(shí)標(biāo)定的流程圖；
[0048]圖7是環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定方法的處理流程圖。
[0049]圖1-7中的序號(hào)和各部分結(jié)構(gòu)及名稱(chēng)如下:
[0050]1、環(huán)物影像三維重建設(shè)備；2、外嵌便攜式控制場(chǎng)；3、底座；4、擺臂；5、相機(jī)；6、器物盤(pán)；7、導(dǎo)軌升降臺(tái)；8、控制板；9、豎桿；10、立板；11、斜板；12、底板；13、控制點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0051 ] 下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0052]實(shí)施例1
[0053]如圖1所示，本實(shí)用新型的一種環(huán)物影像三維重建設(shè)備實(shí)時(shí)標(biāo)定系統(tǒng)，包括環(huán)物影像三維重建設(shè)備I和設(shè)于環(huán)物影像三維重建設(shè)備I外圍的外嵌便攜式控制場(chǎng)2 ;
[0054]所述環(huán)物影像三維重建設(shè)備I包括底座3、擺臂4、相機(jī)5和器物盤(pán)6，所述擺臂4連接于底座3，所述相機(jī)5設(shè)于擺臂4上，所述器物盤(pán)6通過(guò)導(dǎo)軌升降臺(tái)7立于底座3上；
[0055]所述外嵌便攜式控制場(chǎng)2包括沿向外伸出方向包設(shè)于器物盤(pán)6外圍的控制板8、垂直于控制板8上的豎桿9，所述控制板8包括依次相接的立板10、斜板11、底板12，所述底板12位于導(dǎo)軌升降臺(tái)7下方，所述豎桿9的頂點(diǎn)為坐標(biāo)已知的控制點(diǎn)13，所述控制點(diǎn)13布設(shè)于器物盤(pán)6的外圍。
[0056]所述外嵌便攜式控制場(chǎng)2設(shè)計(jì)在環(huán)物影像三維重建設(shè)備I的外圍，可以確保擺臂4旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，控制點(diǎn)13能夠均勻的分布在相機(jī)5幅面中，而且控制點(diǎn)13在相機(jī)5的任何拍攝位置都能夠形成三維布局；所述擺臂4可O?90度地旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)相機(jī)5可O?90度地旋轉(zhuǎn)；所述器物盤(pán)6用于放置待拍攝物，并通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)拍攝物旋轉(zhuǎn)，通過(guò)導(dǎo)軌升