大空間視覺三維坐標(biāo)測量中的像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)算法研究.pdf

1、隨著信號處理理論、電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，視覺坐標(biāo)測量技術(shù)在近年來得到快速發(fā)展。視覺坐標(biāo)測量技術(shù)具有非接觸測量、實時性好和自動化程度高等優(yōu)點，在國民經(jīng)濟、科學(xué)研究、工業(yè)領(lǐng)域和其它許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。大空間視覺三維坐標(biāo)測量是近年來發(fā)展起來的視覺測量中重要的一種。大空間視覺三維坐標(biāo)測量在工業(yè)方面的應(yīng)用包括尺寸檢測、逆向工程、變形測量及其它三維坐標(biāo)測量任務(wù)。具體測量過程包括像機參數(shù)校準(zhǔn)、特征點識別、特征點匹配、三維重構(gòu)等步驟。像機

2、內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)是大空間視覺三維坐標(biāo)測量中的第一步，也是極為關(guān)鍵的一步。像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)的精度直接決定了整個系統(tǒng)測量的精度。 目前對于像機內(nèi)參數(shù)有多種校準(zhǔn)方法，包括獨立內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)方法、平面靶標(biāo)校準(zhǔn)方法、雙平面校準(zhǔn)方法、立體靶標(biāo)校準(zhǔn)方法、滅點法和自校準(zhǔn)方法等。但以上內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)方法由于受靶標(biāo)尺寸的限制，未充分考慮到深度方向上的信息，同時由于校準(zhǔn)算法的限制，校準(zhǔn)的內(nèi)參數(shù)不全，校準(zhǔn)精度不夠高，僅適用于小尺度低精度測量的校準(zhǔn)場合。針對大空間三維視

3、覺坐標(biāo)測量系統(tǒng)，國外主要有關(guān)公司，如用于航天、航空和汽車測量的Metronor公司、Leica公司的V-Star系統(tǒng)、Krypton公司等，都采取了特殊的像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)方法，但均處于嚴(yán)格保密狀態(tài)。 本課題針對大空間視覺三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)對CCD像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)精度的要求，在綜合分析國內(nèi)外像機內(nèi)參數(shù)校準(zhǔn)方法的基礎(chǔ)上，采用了虛擬立體校準(zhǔn)方法。虛擬立體校準(zhǔn)方法使用三坐標(biāo)測量機測量探頭攜帶特征點，在接近于實際測量空間的三維空間形成虛擬立體靶