基于直线正交性质的相机姿态测量方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115937330A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202310032907.5(22)申请日2023.01.10(71)申请人闽江学院地址350108福建省福州市闽侯县上街镇溪源宫路200号(72)发明人郭恩特许晓春明锐(74)专利代理机构福州元创专利商标代理有限公司35100专利代理师陈鼎桂蔡学俊(51)Int.Cl.G06T7/80(2017.01)G06T5/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于直线正交性质的相机姿态测量方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于直线正交性质的相机姿态测量方法，包括以下步骤：步骤S1:对目标相机进行内部参数标定；步骤S2:通过目标相机采集包含三维空间中正交线的图像；步骤S3:提取出图像中的三条直线，分别对应三维空间中正交的直线；步骤S4:基于提取得到的三条直线，计算目标相机和空间中直线构成直角坐标系之间的旋转姿态。本发明实现精确的相机姿态测量，提高相机位姿调整的效率。CN115937330ACN115937330A权利要求书1/2页1.一种基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1:对目标相机进行内部参数标定；步骤S2:通过目标相机采集包含三维空间中正交线的图像；步骤S3:提取出图像中的三条直线，分别对应三维空间中正交的直线；步骤S4:基于提取得到的三条直线，计算目标相机和空间中直线构成直角坐标系之间的旋转姿态。2.根据权利要求1所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述包含三维空间中正交线的图像包括长方体的集装箱、符合曼哈顿假设的大楼轮廓线。3.根据权利要求1所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述三条直线对应三维空间中直线两两正交。4.根据权利要求1所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：步骤S31：根据步骤S2采集的图像，通选取位于直线上两点pa、pb，两点连线作为一条直线l1步骤S32：根据直线l1,在图像上选取两点pc、pd连线得到直线l2，l2和l1对应的三维空间直线正交；步骤S33：根据步骤S31和S32选取的直线l1和l2,在图像上选取两点pe、pf连线得到直线l3，l3、l2和l1对应的三维空间直线正交。5.根据权利要求1所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：步骤S41：根据步骤S3得到的图像中三条直线l1、l2和l3，和相机光心构成平面，这三个平面对应的法向量为n1、n2、n3；步骤S42：根据步骤S41得到的三个平面的法向量n1,n2,n3，构建方程组求解其中一个平面上的单位方向向量r1；步骤S43：根据步骤S41得到的三个平面的法向量n1,n2,n3，和步骤S42计算的单位方向向量r1，计算剩余的两个方向向量r2、r3；步骤S44：根据步骤S42得到的方向向量r1，和步骤S43计算的方向向量r2、r3，旋转矩阵计算得R＝[r1r2r3]。6.根据权利要求5所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述步骤S42根据得到的三个平面的法向量n1、n2、n3，如果n1、n2不正交且n1、n3不正交，构建方程组，求解得到方向向量r1。7.根据权利要求6所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述求解得到方向向量r1,具体为：T步骤S421：将方程组公式(1)带入公式(2)，得到r'1Ar'1＝0，其中r'1为r1的前两维，2CN115937330A权利要求书2/2页步骤S422：将步骤S421中的A矩阵修改为特征值分解矩阵得到特征矩阵Q和特征值λ1、λ2；步骤S423：根据步骤S422中得到的特征矩阵和特征值，若特征值λ1、λ2异号，则得到其中r'1x为r'1的第一维；步骤S424：根据步骤S423得到的结果和步骤S42方程组中方程(1)带入方程(3)即可求得r1。8.根据权利要求1所述的基于直线正交性质的相机姿态测量方法，其特征在于，所述步骤S43具体为：其余的方向向量r2、r3位于法向量n2、n3对应的平面上，并且r1、r2、r3两两正交；根据步骤S41得到的三个平面的法向量n1、n2、n3，和步骤S42计算的方向向量r1，计算方向向量分别为r2＝n2×r1/||n2×r1||，r3＝n3×r1/||n3×r1||。9.一种基于直线正交性质的相机姿态测量系统，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，具体执行如权利要求1‑8任一项所述的相机姿态测量方法中的步骤。3CN115937330A说明书1/5页基于直线正交性质的相机姿态测量方法及系统