[发明专利]一种影像测量平行光管的角度标定算法

说明书

本发明提供了一种影像测量平行光管的角度标定算法，包括如下步骤：S0：构建影像测量平行光管，利用转接件将平行光管的尾端和工业相机连接在一起；S1：将经纬仪或者全站仪安置在平行光管的另一端，并调焦至无穷远，安置好光源；S2：依次对准影像测量平行光管中n个均匀分布的位置，对相机影像中的目镜十字丝中心进行亚像素拟合，记录相应的水平方位角和天顶距；S3：根据影像测量平行光管像平面像素坐标与水平方位角和天顶距之间的转换关系，构建观测方程组；S4：采用最小二乘法获取观测参数的估计值；S5：当影像测量平行光管长期安置后姿态发生变化后，建立相应观测方程组并解算。

技术领域

本发明涉及影像测量平行光管标定技术领域，尤其涉及一种影像测量平行光管的角度标定算法。

背景技术

影像测量平行光管利用“平行光管+工业相机”的方式进行角度测量，可以分为两类，一类是自准直式，另一类是非自准直式。

自准直式的影像测量平行光管，如光电自准直仪的标定技术需要高精度的标准器，如利用精度更高的自准直仪或激光小角度测量仪作为基准，或者利用高精度精密二维转台，这类影像测量平行光管的标定需要配套平面镜使用，不适用非自准直式。非自准直式的影像测量平行光管，如用于标定激光投线仪等，此类影像测量平行光管目前没有十分完善的标定技术，一般只考虑到单个像素与相应角度之间的关系。这两类影像测量平行光管的输出是相对于影像测量平行光管自身坐标系下的角度信息，因此标定时必须处于水平状态，否则会引入姿态带来的误差，此外均没有考虑到图像传感器像素不正交的影响。

综上所述，现有的影像测量平行光管的标定方法存在诸多限制条件，使用方式也受到限制，现有的非自准直的标定方法也不适用非水平安置的影像测量平行光管，没有考虑姿态的影响，考虑的影响因素不完善，因此，现有标定方法亟待改进。

发明内容

本发明提出了一种标定时不受到水平方向的约束、不需要使用更高精度的标准器、考虑图像传感器像素不正交及姿态影响的非自准直式影像测量平行光管的角度标定算法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种影像测量平行光管的角度标定算法，包括如下步骤：

S0：构建影像测量平行光管，利用转接件将平行光管和工业相机连接在一起，并将工业相机的图像传感器安置在平行光管的焦平面上，不需安置分划板；影像测量平行光管以任意姿态安置；

S1：将经纬仪或者全站仪安置在平行光管的另一端，调焦至无穷远，将光源安置在经纬仪或者全站仪的目镜后方；

S2：将经纬仪或者全站仪目镜的十字丝依次对准影像测量平行光管的n个位置，使经纬仪或者全站仪目镜的十字丝中心在相机影像中均匀分布，利用亚像素拟合算法拟合出十字丝中心的n个像平面像素坐标x_i和y_i，i＝1，2，...n，同时记录各像平面坐标相应的水平方位角和天顶距；

S3：根据影像测量平行光管像平面像素坐标与水平方位角和天顶距之间的转换关系，对n个相机影像中的均匀分布的像平面像素坐标构建观测方程组；

S4：采用最小二乘法获取当前姿态下的工业相机图像传感器的像平面坐标系轴向的空间角度像素因子、相机图像传感器x轴绕平行光管光轴方向旋转至水平方向的旋转角、像平面坐标系不同坐标轴的不垂直误差角的估计值；

S5：当影像测量平行光管长期安置后姿态发生变化后，建立相应观测方程组并解算。

在以上技术方案的基础上，优选的，步骤S3中根据影像测量平行光管像平面像素坐标与水平方位角和天顶距之间的转换关系建立观测方程组，存在如下变换关系：