[发明专利]基于铅垂线的水平仪装配误差标定方法

权利要求书

1.一种基于铅垂线的水平仪装配误差标定方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：实验系统搭建；将水平仪与相机固定在实验平台上，组成稳定的固连光电测量系统；

步骤二：拍摄图像；改变光电测量系统的角度，进行标定图像采集I_i，i＝1,2,...,n，I_i为拍摄得到的每一帧图像，在采集过程中，确保视场中存在清晰的铅垂线，同时记录对应的水平仪倾角数据(θ_i,φ_i),i＝1,2,...,n，θ_i表示水平仪x轴正方向与水平面的倾角，φ_i表示水平仪y轴正方向与水平面的倾角；

步骤三：采用Hough直线检测方法检测拍摄图像中的铅垂线，并记录每条直线段端点处的坐标

步骤四：建立求解水平仪装配误差的优化方程，求解水平仪装配误差R_ic；令

并根据“场景中铅垂线在水平状态下拍摄的相机图像平面上应为竖直线”这一原理，得到

X₁Y₂-X₂Y₁＝0    (3)

式(2)中，R_i(θ,φ)是水平仪倾角数据矩阵，K是相机内参矩阵，(x₁,y₁)和(x₂,y₂)是图像中检测到直线上的点坐标；

采用最小残差平方和方法，建立求解水平仪装配误差的优化方程如公式(1)所示，

式(1)中，R_ic是光电测量系统中需要标定的水平仪装配误差矩阵，I为一个3×3的单位矩阵，T表示矩阵的转置；

使用如公式(1)所示的优化方程计算水平仪装配误差矩阵R_ic，从而实现水平仪装配误差的标定。