[发明专利]相机检校控制场人工标志像点坐标自动识别定位方法

说明书

技术领域

本发明属于相机检校技术领域，具体涉及一种相机检校控制场人工标志像点坐标自动识别定位方法。

背景技术

非量测数码相机检校是摄影测量与计算机视觉基于图像量测及三维可量测重建的关键环节之一，其检校的精度和可靠性直接影响着后续图像量测及空间定位量测精度。根据检校过程中是否需要控制场,非量测相机检校大致分为：传统检校方法和基于主动视觉的自检校方法。这里所谓的基于主动视觉的自检校方法，即不需要检校参照物,仅利用相机在运动过程中周围环境的图像及图像之间的对应关系对相机进行检校。这种方法大多需要求解非线性方程组，计算量大，而且往往是数值不稳定。传统的检校方法通常是指基于检校参照物的离线检校方法,而基于检校参照物的离线检校方法又分为：基于三维参照物和基于平面参照物的检校。前者要求有三维检校参照物，是最常见的检校方法。后者针对前者要求三维检校参照物的缺点,通过对同一平面检校参照物拍摄不同姿态下的象来完成,使相机检校更加实用化,但计算过程复杂，精度低。

随着非量测数码相机在数字近景摄影测量和低空无人机摄影测量中的广泛运用，普通数码相机检校（标定）逐渐成为摄影测量生产过程的一个重要的环节。同时，基于三维控制场非量测数码相机检校以精度高、稳定性好的优势，被大多数用户所采用。然而基于三维控制场相机检校，由于控制场人工标志点数目较多，且标志点纹理特征相似，难以实现标志点像方坐标自动识别与高精度量测，直接影响后续相机检校精度和自动化程度。与该问题类似的现有技术方法主要有两种：其一采取手工方法获取控制场标志点像方坐标，其不足之处是自动化程度与精度较低。其二在待测物体方（表面）加载编码标志，通过识别测定编码标志，以获取待测物体方信息。其共同特点是结合编码标志点的尺寸、形状、灰度变化及位置分布等各种特征最终获得编码标志点的像点坐标。然而，该过程显著的缺点是解算步骤繁杂、定位精度低、达不到自动化要求。例如Schneider编码方案，编码识别通过形状、位置、尺寸等特征进行识别，但是识别过程较为复杂且不易于实现。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种步骤简单、设计合理、实现方便的相机检校控制场人工标志像点坐标自动识别定位方法，该方法能够实现对控制标志的自动定位，大大提高了控制标志的提取效率，并且可达到较高的量测精度、实用性强、推广应用价值高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种相机检校控制场人工标志像点坐标自动识别定位方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、控制标志和彩色编码标志布设：在相机检校三维控制场内布设多个控制标志和多个编码各不相同的彩色编码标志；其中，所述控制标志包括控制标志白色底板和设置在控制标志白色底板上的黑色外圆，所述黑色外圆的中心位置处设置有与黑色外圆同心的白色中心圆，所述白色中心圆的两侧设置有白色且相互对称的第一扇形和第二扇形，所述第一扇形的边沿和第二扇形的边沿在所述黑色外圆内构成了两条相互垂直的直线；所述彩色编码标志包括彩色编码标志白色底板和设置在彩色编码标志白色底板上的红色定位圆，所述彩色编码标志白色底板上位于所述定位圆的外围设置有缺口圆环状的黑色编码圆环，所述编码圆环均匀分割成八个编码区域，相应所述编码圆环的编码由八位二进制数构成，所述编码圆环的缺口位置占据任意一个或多个编码区域，缺口位置处的编码为0，其余位置处的编码为1，位于所述定位圆与编码圆环之间的彩色编码标志白色底板上设置有用于对编码圆环的编码起始位置进行方向定位的黑色方向圆；

步骤二、初始化参数设置：采用数据处理器的数据输入装置往数据处理器中输入初始化参数，所述初始化参数包括步骤一中布设的各个控制标志的物方坐标和各个彩色编码标志的物方坐标，各个控制标志的编号，各个彩色编码标志的编号和编码，以及像素标志指数阈值M₀、方向圆的标准方位角θ、编码区域黑色像元数目阈值s、控制标志边界椭圆的平均轴长与参考点椭圆的平均轴长的差值阈值Δa₀和控制标志边界椭圆的平均轴长与参考点椭圆的平均轴长的差值阈值Δρ₀；所述彩色编码标志的编码为该彩色编码标志中编码圆环的编码；

步骤三、采用待检校相机对相机检校三维控制场内布设的控制标志和彩色编码标志进行图像拍摄，并将拍摄到的图像传输给数据处理器；

步骤四、采用数据处理器进行彩色编码标志的提取与识别，其过程如下：