一種環物影像三維重建設備實時標定系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及近景環物攝影測量、幾何檢校和標定以及立體影像三維重建領域，具體涉及一種環物影像三維重建設備實時標定系統。
【背景技術】
[0002]現有的環物影像三維重建設備，其相機參數都是通過后續處理一并解算，因此其點云解算的精度不高，尤其利用普通的單反級別非量測相機時，其點云精度僅能達到分米級。這樣的設備無法適應現今對高精度采集的需求，應用范圍較窄，比如在小型文物、地質標本的數據采集領域無法得到應用。
[0003]因此，如何克服現有技術的不足之處，解決現有技術存在的環物影像三維重建設備的精度不高的問題，從而進一步增加其應用范圍，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。
【發明內容】
[0004]本實用新型旨在提供一種環物影像三維重建設備實時標定系統，該系統能夠大幅度提高點云生成精度，從而提高環物影像三維重建設備的精度，進一步增加其應用范圍。為了實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0005]一種環物影像三維重建設備實時標定系統，包括環物影像三維重建設備和設于環物影像三維重建設備外圍的外嵌便攜式控制場；
[0006]所述環物影像三維重建設備包括底座、擺臂、相機和器物盤，所述擺臂連接于底座，所述相機設于擺臂上，所述器物盤通過導軌升降臺立于底座上；
[0007]所述外嵌便攜式控制場包括沿向外伸出方向包設于器物盤外圍的控制板、垂直于控制板上的豎桿，所述控制板包括依次相接的立板、斜板、底板，所述底板位于導軌升降臺下方，所述豎桿的頂點為坐標已知的控制點，所述控制點布設于器物盤的外圍。
[0008]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定系統中，所述器物盤位于外嵌便攜式控制場的包圍中。
[0009]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定系統中，所述器物盤通過馬達帶動待拍攝物旋轉。
[0010]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定系統中，所述擺臂的高度和方向可調。
[0011]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定系統中，所述控制板上設有垂直于所述相機的豎桿。
[0012]此外，本實用新型還提供了一種環物影像三維重建設備實時標定方法，包括步驟:
[0013]I)圖像預處理，去噪并消除影像背景；
[0014]2)圖像控制點目標細分定位，確定出現在影像中的控制點像點坐標；
[0015]3)控制點識別，關聯步驟2)識別出的像點坐標所對應的控制點物方坐標；
[0016]4)識別準確度檢核，對步驟3)關聯的結果進行檢核，排除粗差；
[0017]5)相機實時標定，根據識別的控制點對相機進行實時標定。
[0018]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述圖像預處理、圖像控制點目標細分定位包括步驟:
[0019]I)使用低通濾波模板去除影像噪聲；
[0020]2)運用多窗口采樣的方法求取全局背景閾值，進行圖像控制點目標和背景目標分離；
[0021]3)運用多閾值聚類算法進行圖像控制點目標間的分離；
[0022]4)運用質心法、帶閾值的質心法、曲面擬合法、平方加權質心法進行圖像控制點目標的細分定位。
[0023]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述控制點識別包括步驟:
[0024]I)設定控制點特征數據庫中的控制點信息；
[0025]2)將當前視場中的控制點與控制點特征數據庫中的控制點信息進行對應匹配，完成控制點的像方坐標和物方坐標的關聯；
[0026]3)運用至少三種控制點識別算法，對每一種識別的結果附以不同的權重，所有算法的結果乘以相應的權重進行累加，識別出符合條件的控制點。
[0027]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述控制點識別算法包括子圖同構類算法、模式識別類算法、神經網絡類算法，每種算法設有對應的控制點特征數據庫。
[0028]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述識別準確度檢核包括步驟:
[0029]I)利用相關聯的控制點集，構建誤差方程，建立相機成像模型；
[0030]2)運用最小二乘解算法和RMSE殘差解算法，解算相機的外方位兀素；
[0031]3)與水平垂直傳動裝置獲取的相機外方位元素進行對比，小于一定的限差時可認定控制點識別準確。
[0032]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述相機實時標定包括步驟:
[0033]I)運用直接線性變換解法進行實時標定；
[0034]2)獲取相機內方位元素和相機外方位元素，所述相機內方位元素包括主點、主距、畸變系數，所述相機外方位元素包括外方位角元素和外方位線元素，從而實現環物影像三維重建設備的實時標定。
[0035]優選地，在上述的環物影像三維重建設備實時標定方法中，所述方法的處理流程包括:
[0036]I)獲取相機自標定數據、三維點云數據、源影像數據；
[0037]2)進行點云投影映射算法；
[0038]3)進行遮擋自適應剔除算法；
[0039]4)進行三維一致性融合算法；
[0040]5)獲取源影像三維映射結果。
[0041]相對上述【背景技術】，本實用新型提供的環物影像三維重建設備實時標定系統及方法，在環物影像三維重建設備的基礎上設計并建立了外嵌便攜式三維控制場；同時利用影像處理技術、點角距鏈接技術、質心識別技術、相機幾何標定技術和并行處理技術的實時標定方法，可以在每張影像拍攝的同時實時、高精度的標定拍攝瞬間相機的位置，為后續處理提供相機的外方位元素信息，提高后續點云計算的精度，從而提高環物影像三維重建設備的精度，進一步增加其應用范圍。
【附圖說明】
[0042]圖1是本實用新型環物影像三維重建設備實時標定系統的結構示意圖；
[0043]圖2是本實用新型環物影像三維重建設備實時標定方法的流程圖；
[0044]圖3是圖像預處理和圖像控制點目標細分定位的流程圖；
[0045]圖4是控制點識別的流程圖；
[0046]圖5是識別準確度檢核的流程圖；
[0047]圖6是相機實時標定的流程圖；
[0048]圖7是環物影像三維重建設備實時標定方法的處理流程圖。
[0049]圖1-7中的序號和各部分結構及名稱如下:
[0050]1、環物影像三維重建設備；2、外嵌便攜式控制場；3、底座；4、擺臂；5、相機；6、器物盤；7、導軌升降臺；8、控制板；9、豎桿；10、立板；11、斜板；12、底板；13、控制點。
【具體實施方式】
[0051 ] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0052]實施例1
[0053]如圖1所示，本實用新型的一種環物影像三維重建設備實時標定系統，包括環物影像三維重建設備I和設于環物影像三維重建設備I外圍的外嵌便攜式控制場2 ;
[0054]所述環物影像三維重建設備I包括底座3、擺臂4、相機5和器物盤6，所述擺臂4連接于底座3，所述相機5設于擺臂4上，所述器物盤6通過導軌升降臺7立于底座3上；
[0055]所述外嵌便攜式控制場2包括沿向外伸出方向包設于器物盤6外圍的控制板8、垂直于控制板8上的豎桿9，所述控制板8包括依次相接的立板10、斜板11、底板12，所述底板12位于導軌升降臺7下方，所述豎桿9的頂點為坐標已知的控制點13，所述控制點13布設于器物盤6的外圍。
[0056]所述外嵌便攜式控制場2設計在環物影像三維重建設備I的外圍，可以確保擺臂4旋轉過程中，控制點13能夠均勻的分布在相機5幅面中，而且控制點13在相機5的任何拍攝位置都能夠形成三維布局；所述擺臂4可O?90度地旋轉，帶動相機5可O?90度地旋轉；所述器物盤6用于放置待拍攝物，并通過馬達帶動旋轉，從而帶動拍攝物旋轉，通過導軌升