Automatische Bestimmung der Kameraorientierung eines LiDAR Mobile Mapping Systems

摘要

This paper presents the automated relative orientation between cameras and laser scanner of a mobile mapping system. This not only reduces the time effort of a manual determination of the camera orientation. Using more than one image, as in the manual calibration process, the calibration parameters can be estimated with much higher accuracy in spite of errors caused by the GNSS/INS trajectory. Matching of corresponding features was therefore done using interest points in intensity images (point cloud) and optical images (camera). SURF features were used as interest points and extracted in the intensity images as well as in optical images. Based on known 3D-coordinates of the interest points, the camera orientation is calculated using resection. In conjunction with the known orientation of the mobile mapping system at exposure time the relative orientation between camera and laser scanner is calculated. In order to minimize errors caused by positioning inaccuracies, the relative orientation is calculated as the weighted average at various positions. Here, our approach and its results are presented, using a RIEGL VMX-250-CS6 mobile mapping dataset of the city center of Hannover.%In diesem Beitrag wird die automatische relative Orientierung zwischen den Kameras und den Laserscannern eines Mobile Mapping Systems untersucht. Dadurch entfällt einerseits der Zeitaufwand einer manuellen Kalibrierung. Zugleich wird damit, aufgrund der Vielzahl von Bildern, erreicht, dass die Kalibrierparameter trotz Fehler in der GNSS/INS-Trajektorie mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden können. Dazu wird die Zuordnung von Intensitätsbildern (aus der Punktwolke) zu optischen Bildern (der Kameras) mittels Interestpunkten vorgenommen. Als Interestpunkte dienen SURF-Features, welche sowohl in den Scandaten anhand der Intensitätsbilder als auch in den optischen Bildern extrahiert werden. Anhand der bekannten 3D-Koordinaten der Interestpunkte wird die Orientierung der Kamera mittels Rückwärtsschnitt bestimmt. Hieraus ergibt sich in Verbindung mit der bekannten Orientierung des Systems zum Aufnahmezeitpunkt die relative Orientierung zwischen Kamera und Laserscanner. Diese wird über mehrere Standpunkte berechnet, um Fehler in der GNSS/INS-Trajektorie auszugleichen. Der Beitrag erläutert die Vorgehensweise und zeigt die Ergebnisse, welche mit einem RIEGL VMX-250-CS6 Mobile Mapping Datensatz der Innenstadt von Hannover erzielt wurden.