一种环物影像三维重建设备实时标定系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及近景环物摄影测量、几何检校和标定以及立体影像三维重建领域，具体涉及一种环物影像三维重建设备实时标定系统。
【背景技术】
[0002]现有的环物影像三维重建设备，其相机参数都是通过后续处理一并解算，因此其点云解算的精度不高，尤其利用普通的单反级别非量测相机时，其点云精度仅能达到分米级。这样的设备无法适应现今对高精度采集的需求，应用范围较窄，比如在小型文物、地质标本的数据采集领域无法得到应用。
[0003]因此，如何克服现有技术的不足之处，解决现有技术存在的环物影像三维重建设备的精度不高的问题，从而进一步增加其应用范围，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本实用新型旨在提供一种环物影像三维重建设备实时标定系统，该系统能够大幅度提高点云生成精度，从而提高环物影像三维重建设备的精度，进一步增加其应用范围。为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]一种环物影像三维重建设备实时标定系统，包括环物影像三维重建设备和设于环物影像三维重建设备外围的外嵌便携式控制场；
[0006]所述环物影像三维重建设备包括底座、摆臂、相机和器物盘，所述摆臂连接于底座，所述相机设于摆臂上，所述器物盘通过导轨升降台立于底座上；
[0007]所述外嵌便携式控制场包括沿向外伸出方向包设于器物盘外围的控制板、垂直于控制板上的竖杆，所述控制板包括依次相接的立板、斜板、底板，所述底板位于导轨升降台下方，所述竖杆的顶点为坐标已知的控制点，所述控制点布设于器物盘的外围。
[0008]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定系统中，所述器物盘位于外嵌便携式控制场的包围中。
[0009]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定系统中，所述器物盘通过马达带动待拍摄物旋转。
[0010]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定系统中，所述摆臂的高度和方向可调。
[0011]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定系统中，所述控制板上设有垂直于所述相机的竖杆。
[0012]此外，本实用新型还提供了一种环物影像三维重建设备实时标定方法，包括步骤:
[0013]I)图像预处理，去噪并消除影像背景；
[0014]2)图像控制点目标细分定位，确定出现在影像中的控制点像点坐标；
[0015]3)控制点识别，关联步骤2)识别出的像点坐标所对应的控制点物方坐标；
[0016]4)识别准确度检核，对步骤3)关联的结果进行检核，排除粗差；
[0017]5)相机实时标定，根据识别的控制点对相机进行实时标定。
[0018]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述图像预处理、图像控制点目标细分定位包括步骤:
[0019]I)使用低通滤波模板去除影像噪声；
[0020]2)运用多窗口采样的方法求取全局背景阈值，进行图像控制点目标和背景目标分离；
[0021]3)运用多阈值聚类算法进行图像控制点目标间的分离；
[0022]4)运用质心法、带阈值的质心法、曲面拟合法、平方加权质心法进行图像控制点目标的细分定位。
[0023]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述控制点识别包括步骤:
[0024]I)设定控制点特征数据库中的控制点信息；
[0025]2)将当前视场中的控制点与控制点特征数据库中的控制点信息进行对应匹配，完成控制点的像方坐标和物方坐标的关联；
[0026]3)运用至少三种控制点识别算法，对每一种识别的结果附以不同的权重，所有算法的结果乘以相应的权重进行累加，识别出符合条件的控制点。
[0027]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述控制点识别算法包括子图同构类算法、模式识别类算法、神经网络类算法，每种算法设有对应的控制点特征数据库。
[0028]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述识别准确度检核包括步骤:
[0029]I)利用相关联的控制点集，构建误差方程，建立相机成像模型；
[0030]2)运用最小二乘解算法和RMSE残差解算法，解算相机的外方位兀素；
[0031]3)与水平垂直传动装置获取的相机外方位元素进行对比，小于一定的限差时可认定控制点识别准确。
[0032]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述相机实时标定包括步骤:
[0033]I)运用直接线性变换解法进行实时标定；
[0034]2)获取相机内方位元素和相机外方位元素，所述相机内方位元素包括主点、主距、畸变系数，所述相机外方位元素包括外方位角元素和外方位线元素，从而实现环物影像三维重建设备的实时标定。
[0035]优选地，在上述的环物影像三维重建设备实时标定方法中，所述方法的处理流程包括:
[0036]I)获取相机自标定数据、三维点云数据、源影像数据；
[0037]2)进行点云投影映射算法；
[0038]3)进行遮挡自适应剔除算法；
[0039]4)进行三维一致性融合算法；
[0040]5)获取源影像三维映射结果。
[0041]相对上述【背景技术】，本实用新型提供的环物影像三维重建设备实时标定系统及方法，在环物影像三维重建设备的基础上设计并建立了外嵌便携式三维控制场；同时利用影像处理技术、点角距链接技术、质心识别技术、相机几何标定技术和并行处理技术的实时标定方法，可以在每张影像拍摄的同时实时、高精度的标定拍摄瞬间相机的位置，为后续处理提供相机的外方位元素信息，提高后续点云计算的精度，从而提高环物影像三维重建设备的精度，进一步增加其应用范围。
【附图说明】
[0042]图1是本实用新型环物影像三维重建设备实时标定系统的结构示意图；
[0043]图2是本实用新型环物影像三维重建设备实时标定方法的流程图；
[0044]图3是图像预处理和图像控制点目标细分定位的流程图；
[0045]图4是控制点识别的流程图；
[0046]图5是识别准确度检核的流程图；
[0047]图6是相机实时标定的流程图；
[0048]图7是环物影像三维重建设备实时标定方法的处理流程图。
[0049]图1-7中的序号和各部分结构及名称如下:
[0050]1、环物影像三维重建设备；2、外嵌便携式控制场；3、底座；4、摆臂；5、相机；6、器物盘；7、导轨升降台；8、控制板；9、竖杆；10、立板；11、斜板；12、底板；13、控制点。
【具体实施方式】
[0051 ] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0052]实施例1
[0053]如图1所示，本实用新型的一种环物影像三维重建设备实时标定系统，包括环物影像三维重建设备I和设于环物影像三维重建设备I外围的外嵌便携式控制场2 ;
[0054]所述环物影像三维重建设备I包括底座3、摆臂4、相机5和器物盘6，所述摆臂4连接于底座3，所述相机5设于摆臂4上，所述器物盘6通过导轨升降台7立于底座3上；
[0055]所述外嵌便携式控制场2包括沿向外伸出方向包设于器物盘6外围的控制板8、垂直于控制板8上的竖杆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位于导轨升降台7下方，所述竖杆9的顶点为坐标已知的控制点13，所述控制点13布设于器物盘6的外围。
[0056]所述外嵌便携式控制场2设计在环物影像三维重建设备I的外围，可以确保摆臂4旋转过程中，控制点13能够均匀的分布在相机5幅面中，而且控制点13在相机5的任何拍摄位置都能够形成三维布局；所述摆臂4可O?90度地旋转，带动相机5可O?90度地旋转；所述器物盘6用于放置待拍摄物，并通过马达带动旋转，从而带动拍摄物旋转，通过导轨升