[发明专利]一种快速图像测量方法及系统

摘要

本发明涉及测量领域，尤其涉及一种基于激光的图像测量方法、系统及装置，包括步骤：预设摄像机的初始位置，旋转摄像机，使得拍摄区域位于摄像机的显示区域内，得到摄像机旋转角度值；调节设置在摄像机上的激光射出的激光束方向，使得位于拍摄区域内的激光点位于摄像机的显示区域的中心位置，拍摄得到二维图像；根据激光获取摄像机到拍摄区域的测距距离，计算得到摄像机的平移值；获取预设的摄像机内部参数，根据摄像机旋转角度值、摄像机的平移值和摄像机内部参数，计算得到拍摄区域的二维图像与三维世界空间的映射关系；获取二维图像上待测物的坐标值，代入二维图像与三维世界空间的映射关系中，计算得到待测物在三维世界空间的测量值。

主权项

1.一种快速图像测量方法，其特征在于，包括步骤：S1、预设摄像机的初始位置，旋转摄像机，使得拍摄区域位于摄像机的显示区域内，得到摄像机旋转角度值；S2、调节设置在摄像机上的激光射出的激光束方向，使得位于拍摄区域内的激光点位于摄像机的显示区域的中心位置，拍摄得到二维图像；S3、根据激光获取摄像机到拍摄区域的测距距离，计算得到摄像机的平移值；S4、获取预设的摄像机内部参数，根据摄像机旋转角度值、摄像机的平移值和摄像机内部参数，计算得到所述拍摄区域的二维图像与三维世界空间的映射关系；S5、获取二维图像上待测物的坐标值，代入二维图像与三维世界空间的映射关系中，计算得到所述待测物在三维世界空间的测量值；其中，所述步骤S1具体为：摆放摄像机，使摄像机的光轴与拍摄区域的地面ρ平行，作为摄像机的初始位置，以摄像机的光轴起始点为原点Oc，以摄像机的光轴为Zc轴，建立摄像机的第一参考坐标系XcYcZc；旋转摄像机至拍摄区域，使得拍摄区域位于摄像机的显示区域内，得到摄像机旋转角度值，所述摄像机旋转角度值包括垂直角度α和水平角度β；步骤S2具体为：调节设置在摄像机上的激光射出的激光束方向，使得位于拍摄区域内的激光点位于摄像机的显示区域的中心位置，拍摄得到二维图像；建立所述二维图像的平面参考坐标系；以摄像机的光轴起始点为原点Oc′，以摄像机的光轴为Zc′轴，建立摄像机的第二参考坐标系Xc′Yc′Zc′；以拍摄区域的地面ρ上的激光点为原点Ow，以第一参考坐标系XcYcZc的坐标轴方向为参考方向，建立三维世界参考坐标系XwYwZw；步骤S3具体为：根据激光获取摄像机到拍摄区域的测距距离步骤S1得到的垂直角度α和水平角度β，代入摄像机的外部参数旋转R和摄像机外部参数平移t；将摄像机的外部参数旋转R和摄像机外部参数平移t代入第二参考坐标系Xc′Yc′Zc′与三维世界参考坐标系XwYwZw之间的转换模型；所述转换模型为：步骤S4具体为：获取预设的摄像机内部参数K，根据摄像机的外部参数旋转R、摄像机外部参数平移t和摄像机内部参数K，计算得到所述拍摄区域的二维图像与三维世界空间的映射关系；所述映射关系表示三维世界参考坐标系上一点的齐次坐标(Xw，Yw，Zw，1)与该点映射到二维图像的平面参考坐标系上的齐次坐标(u，v，1)之间的关联；所述映射关系为：在实际应用中，以垂直Z_w轴方向的平面作为垂直参考平面，在工地地面上，存在无穷个这样的垂直参考平面，包括与平面ρ垂直的平面π₁、平面π₂，其中平面π₁是过原点O_w的一个垂直参考平面，由于平面π₁上Z_w＝0，所以平面π₁与图像之间满足其它垂直参考平面，如平面π₂，由于可由平面ρ获得，所以平面π₂与图像之间满足其中，摄像机内部参数是摄像机的固有矩阵，(u₀，v₀)是摄像机光学中心在CCD成像平面上的投影位置，f是摄像机的焦距，d_x和d_y分别是CCD每个像素在水平方向和垂直方向上的物理尺寸。