本發(fā)明屬于相機(jī)標(biāo)定，具體涉及到一種相機(jī)標(biāo)定方法。

背景技術(shù)：

1、通常在船舶航行過程中，會涉及到相機(jī)的安裝與使用，使用過程中，相機(jī)的精度決定了船舶的航行路線。如圖2所示，由于船體過大以及相機(jī)所需可視范圍較大，導(dǎo)致現(xiàn)有的標(biāo)定精度難以滿足船載相機(jī)的標(biāo)定要求?，F(xiàn)有船載相機(jī)通常在每次標(biāo)定之前，需要將大量的專用標(biāo)定物體放置在船身周圍的水面上，過程耗時且不方便。且在標(biāo)定過程中，相機(jī)很難預(yù)測到船舶與水面上標(biāo)定物之間位置或方向的變化，可能會影響其準(zhǔn)確性。同時，標(biāo)定物的放置不利于節(jié)約人力物力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明的主要目的在于設(shè)計一種相機(jī)標(biāo)定方法，解決相機(jī)安裝在大型移動主體時標(biāo)定困難、準(zhǔn)確性低的問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種相機(jī)標(biāo)定方法，用于移動主體的相機(jī)上，所述的移動主體包括輪船、車輛、無人機(jī)、航母，所述的標(biāo)定方法包括相機(jī)內(nèi)參的標(biāo)定、相機(jī)外參的標(biāo)定；

4、其中，所述相機(jī)內(nèi)參的標(biāo)定在相機(jī)安裝前進(jìn)行；

5、所述相機(jī)外參的標(biāo)定在相機(jī)安裝后進(jìn)行，且依賴于衛(wèi)星地圖和預(yù)先存在的校準(zhǔn)物體，其包括如下步驟：

6、步驟1：采集相機(jī)數(shù)據(jù)；

7、步驟2：測量初始相機(jī)的位置關(guān)系，并構(gòu)建約束條件作為先驗信息；

8、步驟3：通過預(yù)先存在的校準(zhǔn)物體以及約束條件，進(jìn)行相機(jī)與移動主體之間的角度以及平移量的粗略標(biāo)定，得到未標(biāo)定尺度的鳥瞰圖；

9、步驟4：通過鳥瞰圖與衛(wèi)星地圖的比對，確定上述未標(biāo)定的尺度信息，并得到相機(jī)標(biāo)定高度信息，輸出尺度正確的鳥瞰圖和粗標(biāo)結(jié)果，實現(xiàn)相機(jī)的外參標(biāo)定。

10、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述的相機(jī)內(nèi)參包括焦距、光心、畸變系數(shù)，其使用棋盤格標(biāo)定板進(jìn)行標(biāo)定。

11、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟1中，采集相機(jī)數(shù)據(jù)包括至少兩次，第一次為移動主體一側(cè)靠近參考物體，采集相機(jī)數(shù)據(jù)，第二次為移動主體另一側(cè)靠近預(yù)先參考物體，采集相機(jī)數(shù)據(jù)；

12、采集相機(jī)數(shù)據(jù)的區(qū)域可以是同一區(qū)域，也可以是不同區(qū)域，且衛(wèi)星地圖中包括該區(qū)域。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟2中，測量初始相機(jī)的位置關(guān)系，包括通過設(shè)計圖確認(rèn)的移動主體精確尺寸，以及移動主體上相機(jī)的安裝位置，將移動主體精確尺寸與移動主體相機(jī)的安裝位置，作為移動主體各個相機(jī)之間的約束條件。

14、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟3中，相機(jī)與移動主體之間的角度以及平移量的粗略標(biāo)定，通過相機(jī)圖像上與世界坐標(biāo)系中目標(biāo)點(diǎn)對進(jìn)行確定，目標(biāo)點(diǎn)對為目標(biāo)物在相機(jī)圖像中的點(diǎn)與目標(biāo)物在世界坐標(biāo)系中的點(diǎn)；其中，目標(biāo)物在世界坐標(biāo)系中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到相機(jī)圖像上的點(diǎn)，表達(dá)式為：

15、，

16、式中，k是相機(jī)內(nèi)參，t是相機(jī)外參，相機(jī)外參t包括旋轉(zhuǎn)矩陣r和平移矩陣t，（u，v）為相機(jī)圖像中點(diǎn)的像素位置，（xw，yw，zw）為世界坐標(biāo)系中點(diǎn)的坐標(biāo)，zc為比例因子，是常量；

17、通過上述表達(dá)式代入多個相機(jī)下的目標(biāo)點(diǎn)對，求得相機(jī)與移動主體之間的角度以及平移量，得到未標(biāo)定尺度的鳥瞰圖。

18、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟4中，將鳥瞰圖進(jìn)行預(yù)設(shè)尺度信息，并通過鳥瞰圖圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間變換矩陣，將鳥瞰圖上的點(diǎn)與相機(jī)圖像上的點(diǎn)一一對應(yīng)。

19、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟4中，通過鳥瞰圖中的點(diǎn)與衛(wèi)星地圖中的點(diǎn)進(jìn)行尺度對比，調(diào)整相機(jī)外參中平移量的z，使得鳥瞰圖的尺度信息與衛(wèi)星地圖一致，實現(xiàn)相機(jī)高度的確定。

20、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述的標(biāo)定方法還包括步驟5：實地測量移動主體周圍的任意標(biāo)志物與預(yù)先存在的校準(zhǔn)物體之間的位姿信息，進(jìn)行移動主體與相機(jī)之間平移量（x，y，z）的精確約束。

21、作為本發(fā)明進(jìn)一步的描述，所述步驟5中，通過測距儀器獲得精確結(jié)果，進(jìn)行移動主體與相機(jī)之間平移量的精確約束。

22、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果為：

23、本發(fā)明提供了一種相機(jī)標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法用于移動主體的相機(jī)上，包括相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定和相機(jī)外參標(biāo)定，相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定在相機(jī)安裝前進(jìn)行，相機(jī)外參標(biāo)定通過采集數(shù)據(jù)、粗標(biāo)標(biāo)定、精細(xì)標(biāo)定，提升相機(jī)的標(biāo)定效率與標(biāo)定精度，該標(biāo)定方法通過衛(wèi)星地圖中各物體間距確認(rèn)相機(jī)中該物體之間的相對距離，從而在相機(jī)鳥瞰圖中確認(rèn)尺度信息，通過鳥瞰圖中的平面假設(shè)以及尺度信息，優(yōu)化相機(jī)的外參，無需現(xiàn)場測量即可得出標(biāo)定結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種相機(jī)標(biāo)定方法，用于移動主體的相機(jī)上，其特征在于：所述的移動主體包括輪船、車輛、無人機(jī)、航母，所述的標(biāo)定方法包括相機(jī)內(nèi)參的標(biāo)定、相機(jī)外參的標(biāo)定；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述的相機(jī)內(nèi)參包括焦距、光心、畸變系數(shù)，其使用棋盤格標(biāo)定板進(jìn)行標(biāo)定。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟1中，采集相機(jī)數(shù)據(jù)包括至少兩次，第一次為移動主體一側(cè)靠近參考物體，采集相機(jī)數(shù)據(jù)，第二次為移動主體另一側(cè)靠近預(yù)先參考物體，采集相機(jī)數(shù)據(jù)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟2中，測量初始相機(jī)的位置關(guān)系，包括通過設(shè)計圖確認(rèn)的移動主體精確尺寸，以及移動主體上相機(jī)的安裝位置，將移動主體精確尺寸與移動主體相機(jī)的安裝位置，作為移動主體各個相機(jī)之間的約束條件。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟3中，相機(jī)與移動主體之間的角度以及平移量的粗略標(biāo)定，通過相機(jī)圖像上與世界坐標(biāo)系中目標(biāo)點(diǎn)對進(jìn)行確定，目標(biāo)點(diǎn)對為目標(biāo)物在相機(jī)圖像中的點(diǎn)與目標(biāo)物在世界坐標(biāo)系中的點(diǎn)；其中，目標(biāo)物在世界坐標(biāo)系中的點(diǎn)轉(zhuǎn)換到相機(jī)圖像上的點(diǎn)，表達(dá)式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟4中，將鳥瞰圖進(jìn)行預(yù)設(shè)尺度信息，并通過鳥瞰圖圖像坐標(biāo)與世界坐標(biāo)之間變換矩陣，將鳥瞰圖上的點(diǎn)與相機(jī)圖像上的點(diǎn)一一對應(yīng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述相機(jī)外參標(biāo)定的步驟4中，通過鳥瞰圖中的點(diǎn)與衛(wèi)星地圖中的點(diǎn)進(jìn)行尺度對比，調(diào)整相機(jī)外參中平移量的z，使得鳥瞰圖的尺度信息與衛(wèi)星地圖一致，實現(xiàn)相機(jī)高度的確定。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述的標(biāo)定方法還包括步驟5：實地測量移動主體周圍的任意標(biāo)志物與預(yù)先存在的校準(zhǔn)物體之間的位姿信息，進(jìn)行移動主體與相機(jī)之間平移量（x，y，z）的精確約束。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種相機(jī)標(biāo)定方法，其特征在于：所述步驟5中，通過測距儀器獲得精確結(jié)果，進(jìn)行移動主體與相機(jī)之間平移量的精確約束。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種相機(jī)標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法用于移動主體的相機(jī)上，包括相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定和相機(jī)外參標(biāo)定，相機(jī)內(nèi)參標(biāo)定在相機(jī)安裝前進(jìn)行，相機(jī)外參標(biāo)定通過采集數(shù)據(jù)、粗標(biāo)標(biāo)定、精細(xì)標(biāo)定，提升相機(jī)的標(biāo)定效率與標(biāo)定精度，該標(biāo)定方法通過衛(wèi)星地圖中各物體間距確認(rèn)相機(jī)中該物體之間的相對距離，從而在相機(jī)鳥瞰圖中確認(rèn)尺度信息，通過鳥瞰圖中的平面假設(shè)以及尺度信息，優(yōu)化相機(jī)的外參，無需現(xiàn)場測量即可得出標(biāo)定結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：趙雅婧,賴杰,衡量
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海友道智途科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9