视觉测量仪和视觉测量方法与流程

文档序号:12654977阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种视觉测量仪,包括:

机身(1);

水平度盘(2),该水平度盘连接在所述机身上,并能够绕其竖直布置的中心轴旋转运动;

垂直度盘(3),该垂直度盘连接在所述机身上,并能够绕其水平布置的中心轴旋转运动;

固定在所述垂直度盘上且相互连接的镜头(4)和图像传感器(5);以及

与所述机身固定的水平传感器(6);

所述水平度盘(2)的中心轴和所述镜头(4)的主光轴均分别垂直于所述垂直度盘(3)的中心轴,并且所述水平度盘(2)的中心轴、镜头(4)的主光轴和垂直度盘(3)的中心轴相交于一点,所述镜头(4)的主光轴与所述图像传感器(5)的像平面垂直相交,所述图像传感器(5)的感光单元阵列的行阵与所述垂直度盘(3)的中心轴平行,所述图像传感器(5)的感光单元阵列的列阵与所述垂直度盘(3)的中心轴垂直,所述水平传感器(6)的中心轴与所述水平度盘(2)的中心轴平行。

2.如权利要求1所述的视觉测量仪,其特征在于,所述机身(1)上设置有与所述水平度盘(2)传动连接的水平方向调节旋钮(7)。

3.如权利要求1所述的视觉测量仪,其特征在于,所述机身(1)上设置有与所述垂直度盘(3)传动连接的垂直方向调节旋钮(8)。

4.如权利要求1所述的视觉测量仪,其特征在于,所述机身(1)上设置有与所述图像传感器(5)、所述水平度盘(2)、所述垂直度盘(3)和所述水平传感器(6)均相连的显示屏(9)。

5.如权利要求1所述的视觉测量仪,其特征在于,所述机身(1)通过设于所述水平度盘(2)底部的三爪连接件锁紧固定在一仪器支架上。

6.一种视觉测量方法,其特征在于,该方法利用权利要求1-5中任一所述的视觉测量仪实施,定义所述水平度盘(2)中心轴、所述镜头(4)主光轴和所述垂直度盘(3)中心轴的交点为仪器中心点,定义所述镜头(4)的主光轴与所述图像传感器(5)的像平面的交点为像主点,所述像主点到所述仪器中心点的距离为已知距离,该方法包括以下步骤:

1)将视觉测量仪布置在第一测量站位,利用所述水平传感器(6)将视觉测量仪调整至水平;

2)将所述镜头(4)对准要测量的目标物进行拍摄,所述图像传感器(5)获取目标的图像;而且在拍摄测量过程中,转动所述水平度盘(2)和所述垂直度盘(3),而使所述镜头(4)的主光轴绕所述垂直度盘(3)的中心轴和所述水平度盘(2)的中心轴转动,每转动一个位置拍摄一张图像,从而在同一个测量站位拍摄得到多张目标物的图像;每次拍摄时,均记录拍摄的数字图像、水平度盘和垂直度盘的角度信息、以及水平传感器的姿态信息;

3)将视觉测量仪搬至下一个测量站位,重复上述步骤1)和步骤2);

4)如此重复上述步骤3)若干次,从而在多个测量站位对目标物进行拍摄;

5)多站测量完成后,将所有单站拍摄的图像以及单站拍摄图像时的水平角、垂直角和水平传感器的姿态信息一起进行整体计算;全局坐标系下目标点的坐标(X,Y,Z)与其在图像传感器的投影点在视觉测量仪的图像坐标系下的坐标(u,v)数学关系式为:

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上式中,矩阵M1为视觉测量仪的内部参数矩阵,其中的参数只与视觉测量仪的图像传感器和镜头有关;矩阵M2为视觉测量仪的外部参数矩阵,为图像坐标系与全局坐标系的平移旋转参数,以及水平度盘、垂直度盘的角度信息和水平传感器的姿态信息;(u,v)为图像坐标系下的像素点坐标,即在图像像素平面上建立直角坐标系,该直角坐标系以图像左上角的点为图像坐标系的坐标原点,坐标单位为像素,(u,v)表示像素点在图像上的行数和列数;dx和dy为每一个像素分别在行向和列向上的物理尺寸;u0和v0为像主点在图像坐标系下的坐标;f为镜头的有效焦距;R为一个3*3阶旋转矩阵;T为一个3*1阶平移矩阵;X、Y、Z为被测目标在全局坐标系下的坐标值;ρ为中间过渡参数。

7.如权利要求6所述的视觉测量方法,其特征在于,在前面视觉测量仪测量站位上安放仪器中心点标志,所述仪器中心点标志的中心点与所述仪器中心点在空间上重合,后一测量站位上的视觉测量仪对前面站位上的仪器中心点标志进行观测拍摄。

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