[发明专利]基于激光位姿靶和机器视觉的特定空间测量方法及系统

说明书

本发明涉及一种基于激光位姿靶和机器视觉的特定空间测量方法及系统，所述方法包括：将激光位姿靶与多个相机集成为一组合体，测定激光位姿靶的中心线、坐标与各测量相机之间的相对关系；获取激光位姿靶相对激光束的方向差、倾角差及滚动角差；获取激光位姿靶中心的大地坐标和所述激光束的方位和天顶角；解算出组合体以及各测量相机的外方位元素；由激光投点器向待测作业面发出激光斑点，由各测量相机对激光斑点进行摄像获得影像图片；由控制终端进行处理并解算出激光斑点的大地坐标，最终生成点位云图。采用激光位姿靶和视觉技术获得待测作业面的点位云图，测量时无需大量的系统附件，操作简单、维护方便，极大地减轻了现场作业的工作强度。

技术领域

本申请涉及特定空间区域的测量技术领域，特别是涉及一种基于激光位姿靶和机器视觉的特定空间测量方法及系统、计算机设备。

背景技术

特定空间区域的测量包括隧洞、地下车站、洞室、船仓、基坑等区域的点位坐标测量，在这些区域GPS信号无法到达，摄影测量所需的像控点难以布置。

现有的特定空间区域的测量方法大多采用全站仪逐点测量，此测量方式存在如下缺点：1、全站仪架设整平、对中等流程多；2、逐点测量耗时长，在环境复杂、危险性较大的区域作业存在较大的安全风险。

也有采用激光扫描仪进行全面测量的方式，但高性能的激光扫描仪成本高昂且后期数据处理时间较长，对特定空间区域的测量不经济，激光扫描仪在作业时同样需进行整平、对中等流程，测量所耗时间同样较长。

因此，设计一种操作简单、效率高、成本低廉的特定空间区域测量方法及系统是业内人士亟需解决的问题。

发明内容

基于现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于激光位姿靶和机器视觉的特定空间测量方法及系统、计算机设备，以解决现有技术中测量操作繁琐、效率低、成本高且构造复杂的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种基于激光位姿靶和机器视觉的特定空间测量方法，所述方法包括以下步骤：

S1、将激光位姿靶与多个标定参数的测量相机集成为一组合体，测量和标定所述激光位姿靶的中心线、坐标与各所述测量相机之间的相对关系；

S2、根据全站仪发出并指向所述激光位姿靶的激光束，获取所述激光位姿靶相对所述激光束的方向差、倾角差及滚动角差；

S3、根据全站仪与后视棱镜构成的大地坐标导线，得到所述激光位姿靶中心的大地坐标和所述激光束的方位和天顶角；

S4、解算出所述组合体以及各所述测量相机的外方位元素，所述外方位元素至少包括大地坐标X、Y、Z以及俯仰角ω、方位角Φ、扭转角k；

S5、测量时由激光投点器向待测作业面发出并形成密集的激光斑点，再由各所述测量相机对所述激光斑点进行实时摄像获得影像图片并传输至控制终端；

S6、由所述控制终端对所述影像图片进行处理并根据摄影测量前方交会原理解算出所述激光斑点的大地坐标，最终形成待测作业面的点位云图。

进一步的，步骤S6之后还可以包括以下步骤：

S7、当需要进行点位放样作业时，在待放样区域设置移动的发光靶点，再由各所述测量相机对所述发光靶点进行实时摄像；

S8、由所述控制终端进行处理并实时解算出所述发光靶点的大地坐标，将所述发光靶点的大地坐标与设计点位坐标进行比较，获得二者的位置偏差；

S9、移动发光靶点至设计点位从而实现点位放样作业。

进一步的，步骤S6中所述由各所述控制终端对所述影像图片进行处理，包括：

S61、采用点特征匹配方法对所述影像图片的像点进行点位匹配；