一种测量物体几何属性或距离的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及计算机视觉和摄影测量技术领域，特别涉及一种测量物体几何属性 或距离的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 传统测量物体几何属性的方法是利用不同的测量工具。例如，长度测量利用游标 卡尺、光学测微仪、坐标量测机等；面积测量利用GPS面积测量仪、激光面积测量仪、电子扫 描测量法、图形数字化器等；体积测量利用排水法、针压法、重锤法等；角度测量利用经炜 仪、三角测量等。其测量工具需直接接触目标物体，使待测量物体容易受到外部环境的影 响。
[0003] 目前，摄影测量方法，如航空航天摄影测量、近景摄影测量等，能够测量物体几何 属性，但需要专用的设备和处理流程，存在专业性强、测量周期长、测量成本高、人工干预量 大等问题。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种测量物体几何属性或距离的方法及系统， 其是一种基于视场重叠多目镜头拍摄器件，将计算机视觉和摄影测量相结合的测量方法。
[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006] 一种测量物体几何属性或距离的方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1，获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；
[0008] 步骤2,对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测 量物体在影像中具有重叠区域；
[0009] 步骤3,恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；
[0010] 步骤4,根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光 心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；
[0011] 步骤5,将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；
[0012] 步骤6,获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二 摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空 间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。
[0013] 本发明的有益效果是：采用具有视场重叠多目镜头拍摄器件的电子设备，对待测 量物体拍摄组影像，计算待测量物体的几何属性或距离，将计算机视觉和摄影测量相结合 的测量方法。其可直接推广到具有视场重叠多目镜头拍摄仪器的便携式电子设备，如手机， 平板电脑或笔记本电脑上，无需实际测量工具，可避免待测量物体受外部环境影响；具有 无需专用的设备和处理流程，无需专业知识、测量周期短、测量成本低和人工干预量小等优 点。
[0014] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0015] 进一步，步骤1的具体实现为：拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于 成像范围内；提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；根据所述影像坐标及 物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；采用区域网整体优化解算法， 整体优化解算镜头光心间距离。
[0016] 进一步，步骤3的具体实现为：采用影像匹配提取影像内第一同名像点；利用第一 同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；采用区域网整体优化解算 法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。
[0017] 进一步，所述步骤5的具体实现为：将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持 不变，位置参数分别乘以所述比例系数。
[0018] 进一步，步骤6的具体实现为：从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数； 采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；利用所述第二相机参数校正第 二同名像点；采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待 测量物体关键点的第二摄影空间坐标；将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学 公式中获取物体几何属性，或将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算 的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。
[0019] 本发明的另一技术方案如下：
[0020] 一种测量物体几何属性或距离的系统，包括参数检校模块、待测量物体拍摄模块、 第一摄影坐标空间恢复模块、比例系数计算模块、摄影坐标空间转换模块和物体几何属性 或距离计算模块；
[0021] 所述参数检校模块，其用于获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；
[0022] 所述待测量物体拍摄模块，其用于对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影 像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；
[0023] 所述第一摄影坐标空间恢复模块，其用于恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对 方位参数和第二相机参数；
[0024] 所述比例系数计算模块，其用于根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位 置距离，计算所述镜头光心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；
[0025] 所述摄影坐标空间转换模块，其用于将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩 放，获得第二摄影坐标空间；
[0026] 所述物体几何属性或距离计算模块，其用于获取第二摄影坐标空间中镜头相对方 位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的 几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜 头的距离。
[0027] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
[0028] 进一步，所述参数检校模块包括参考对象拍摄单元、影像坐标和物方坐标提取单 元、第一未知数初值计算单元和第一整体优化解算单元；
[0029] 所述参考对象拍摄单元，其用于拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处 于成像范围内；
[0030] 所述影像坐标和物方坐标提取单元，其用于提取所述标定特征的影像坐标和参考 对象的物方坐标；
[0031] 所述第一未知数初值计算单元，其用于根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影 像相对方位参数和第一相机参数初值；
[0032] 所述第一整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算 镜头光心间距离。
[0033] 进一步，所述第一摄影坐标空间恢复模块包括第一影像匹配单元、第二未知数初 值计算单元和第二整体优化解算单元；
[0034] 所述第一影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取影像内第一同名像点；
[0035] 所述第二未知数初值计算单元，其用于利用第一同名像点计算第二影像相对方位 参数初值和第二相机参数初值；
[0036] 所述第二整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算 第二影像相对方位参数和第二相机参数。
[0037] 进一步，所述所述摄影坐标空间转换模块包括旋转角度参数转换单元和位置参数 转换单元；
[0038] 所述旋转角度参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持 不变；
[0039] 所述位置参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间位置参数分别乘以所述 比例系数。
[0040] 进一步，所述物体几何属性或距离计算模块包括镜头相对方位参数提取单元、第 二影像匹配单元、校正单元、第二摄影空间坐标计算单元、物体几何属性计算单元和距离计 算单元；
[0041] 所述镜头相对方位参数提取单元，其用于从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对 方位参数；
[0042] 所述第二影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二 同名像点；
[0043] 所述校正单元，其用于利用所述第二相机参数校正第二同名像点；
[0044] 所述第二摄影空间坐标计算单元，其用于采用空间前方交会法根据校正后的第二 同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；
[0045] 所述物体几何属性计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算 的数学公式中获取物体的几何属性；
[0046] 所述距离计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距 离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。
【附图说明】
[0047] 图1为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法的方法流程图；
[0048] 图2为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中参考对象示意图；
[0049] 图3为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中双目镜头拍摄器件拍摄2组 影像不意图；
[0050] 图4为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中摄影坐标空间转换示意图；
[0051] 图5为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中双目镜头拍摄器件测量物 体长度或物体关键点到镜头距离第二摄影坐标空间示意图；
[0052] 图6为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统的原理框图；
[0053] 图7为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中参数检校模块的原理框图；
[0054] 图8为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中第一摄影坐标空间恢复模 块的原理框图；
[0055]