基于三维数字模型的相机参数动态联合标定方法及系统的制作方法
【专利说明】
[0001]技术领域:
本发明涉及一种相机标定方法，特别是涉及一种基于三维数字模型的相机参数动态联合标定方法及系统。
[0002]【背景技术】:
在多光谱摄影测量、遥感以及目标监视等应用中，为综合获取对象的光谱辐射信息，往往采取多光谱联合测量的方法。其中，可见光相机可以获得丰富的纹理信息，而红外热像仪可以获得温度信息。因此，目前可见光相机与红外相机的联合测量获得了广泛应用。而当红外相机与可见光相机不共用同一个镜头或相同光路时，就必须严格标定它们的相机内参数以及它们之间的相对位置姿态。确定空间物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点之间的相互关系的几何模型参数就是相机参数。利用标定装置和标定方法来确定这些参数的过程就称为相机标定。而利用同一套标定装置和标定方法来同时确定红外与可见光相机的参数，则称之为联合标定。利用联合标定得到的相机参数，可以统一红外热像仪与相机的空间基准，为多光谱的融合和联合测量建立基础。
[0003]传统的相机标定都是在实验室进行的，而实际上，在现场安装过相机后，相机内外参数会因为环境、温度等影响，引起内外参数的变化，影响视觉测量精度，因此，需要一种在现场动态标定的方法，定期对相机进行内外参数的标定，来确保相机测量精度。
[0004]
【发明内容】
:
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机的基于三维数字模型的相机参数动态联合标定方法及系统。
[0005]本发明的技术方案是:
一种基于三维数字模型的相机参数动态联合标定方法，包括以下步骤:
a、建立变电站高精度三维数字模型，并且将可见光双目相机与红外热像仪相机通过安装架分别设置在变电站需要监控的位置上；
b、利用可见光双目相机与红外热像仪相机分别拍摄变电站现场的视频照片，通过以太网将所有照片传输到图像处理器GPU，图像处理器GPU与中央处理器CPU相互连接；
c、将照片上的关键点与三维数字模型上的对应关键点的三维坐标进行对比，根据对比的结果对可见光双目相机与红外热像仪相机进行参数标定，实现两种相机现场动态参数联合标定。
[0006]所述关键点为设备的交叉点、设备标牌、设备线夹、套管顶端、标杆或杆塔；对比的结果以及相机参数调整的结果通过无线通讯网分别传输到上位机和个人信息终端上。
[0007]所述可见光双目相机与红外热像仪相机分别设置在安装架上，或者共同安装在同一安装架上；所述变电站高精度三维数字模型构成标准图库，该标准图库与所述中央处理器CPU连接。
[0008]所述安装架为固定式结构，或者为能够在竖直平面内转动的转动式结构，或为既能在竖直平面内转动又能在水平面内转动的转动式结构。
[0009]所述转动式结构包括弧形板或弧形齿条，所述弧形板或弧形齿条分别与紧固螺栓或驱动电机的齿轮连接。
[0010]一种基于三维数字模型的相机参数动态联合标定系统，包括可见光双目相机、红外热像仪相机、图像处理器GPU和中央处理器CPU，所述可见光双目相机与红外热像仪相机通过安装架分别设置在变电站需要监控的现场位置上，所述可见光双目相机与红外热像仪相机拍摄的图像通过以太网传输到所述图像处理器GPU上，所述图像处理器GPU与所述中央处理器CPU连接，所述中央处理器CPU将照片上的关键点与变电站高精度三维数字模型上的对应关键点的三维坐标进行对比，根据对比的结果对可见光双目相机与红外热像仪相机进行参数标定，实现两种相机现场动态参数联合标定。
[0011]所述关键点为设备的交叉点、设备标牌、设备线夹、套管顶端、标杆或杆塔；对比的结果以及相机参数调整的结果通过无线通讯网分别传输到上位机和个人信息终端上。
[0012]所述可见光双目相机与红外热像仪相机分别设置在所述安装架上，或者共同安装在同一所述安装架上；所述变电站高精度三维数字模型构成标准图库，该标准图库与所述中央处理器CPU连接。
[0013]所述安装架为固定式结构，或者为能够在竖直平面内转动的转动式结构，或为既能在竖直平面内转动又能在水平面内转动的转动式结构。
[0014]所述转动式结构包括弧形板或弧形齿条，所述弧形板或弧形齿条分别与紧固螺栓或驱动电机的齿轮连接。
[0015]本发明的有益效果是:
1、本发明利用三维模型和实时拍摄的图像，来实现相机的内外参数的动态标定，解决由于温度，环境等引起相机内外参数发生变化对设备的影响，利用三维模型上的特征点作为标志点，操作十分简洁、高效。
[0016]2、本发明在实际运行中动态对相机进行标定，同时也可以进行相机位姿校正，拍摄足够多的照片后，以关键点的中心作为像点和物点的定位点，由于三维模型上对应的实际物点坐标也是已知的，因此可以利用目前的相机标定方法得到可见光相机与红外热像仪的相机参数，提高测量精度。
[0017]3、本发明既能够实时运行，也能够按一定周期频率运行，如一周运行一次动态标定，来确定可见光和红外相机的内外参数，使用方便。
[0018]4、本发明两种相机的固定方式既可以采用固定式安装，也可以采用竖直平面内转动式安装，还可以采用竖直平面和水平平面均转动式安装，达到全方位监控拍摄，提高监控精度。
[0019]5、本发明两种相机的安装架的转动既可以采用手动式操作，也可以采用电动式操作，采用电动式操作还能遥控，方便快捷。
[0020]6、本发明设计合理、容易实施、能够同时标定两种相机，减少在现场布设相机后因为相机内外参数变化引起的测量精度误差，其应用范围广，易于推广实施，具有良好的经济效益。
[0021]【附图说明】:
图1为基于三维数字模型的相机参数动态联合标定系统的结构示意图；
图2为图1中可见光双目相机或红外热像仪相机的安装架的结构之一；
图3为图1中可见光双目相机或红外热像仪相机的安装架的结构之二。
[0022]【具体实施方式】:
实施例:参见图1_图3，图中，1_可见光双目相机，2-以太网，3-图像处理器GPU，4_标准图库，5-中央处理器CPU，6-显示器，7-键盘，8-无线通讯网，9-个人信息终端，10-上位机，11-红外热像仪相机，12-竖架，13-铰接轴，14-卡箍，15-锁紧螺栓，16-弧形板，17-横架，18-转动盘，19-底座，20-驱动电机，21-弧形齿条。
[0023]基于三维数字模型的相机参数动态联合标定系统包括可见