长基线红外双目成像云高仪标校方法及标校系统

摘要

本发明涉及一种长基线红外双目成像云高仪实验室标校替代现场标校方法及标校系统，该方法包括将长基线红外双目成像云高仪的第一相机系统及第二相机系统分别安装测角器；将相机系统调整成竖直方向，记录测角器测得的第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角a0，横滚角b0；旋转相机系统调整成水平方向，利用x或y方向的夹角测得第一相机系统相对与第二相机系统的旋转角R0；在相机系统前放置一目标物，计算第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角a1，横滚角b0，旋转角R1；计算第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角为a1-a0，横滚角b1-b0，旋转角R1-R0。本发明通过高精度的测角器测得到两相机相对俯仰角、横滚角及相对旋转角，计算方法简单，实现实验室标校方法。

说明书

技术领域

本发明属于应用于气象、航空和测绘等双目成像仪器标校领域，特别涉及一种长基线红外双目成像云高仪实验室标校替代现场标校方法及标校系统。

背景技术

现有技术中，摄影测量学中关于双目测距技术已经很成熟。相机的内方位元素的标校、双目成像的外方位元素及姿态角的标校方法也有很多，如张正友标校方法。但是上述标校方法都必须要求两个相机能够同时拍摄标校靶，然而在对长基线红外双目成像云高仪进行标校过程中，由于其基线长，一般为50米甚至更长，垂直对天空拍摄很难在天空设置固定标校靶，所以采用现有的标校方法很难对双目成像云高仪的相机进行相对姿态标校。另外由于红外波段无法拍摄星星，所以也无法采用星星作为目标靶。需要提供一种准确实现对长基线红外双目成像实验室标定替代现场标校方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种长基线红外双目成像云高仪实验室标校替代现场标校方法及标校系统，要解决对长基线红外双目成像云高仪标校的问题。

为解决上述发明目的，本发明提供了一种长基线红外双目成像云高仪标校方法，包括：

步骤11，将长基线红外双目成像云高仪的第一相机系统及第二相机系统分别安装测角器；

步骤12，实验室标定，将所述第一相机系统及所述第二相机系统调整成竖直方向，记录所述测角器测得的所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角a0，横滚角b0；

步骤13，旋转所述第一相机系统及所述第二相机系统调整成水平方向，利用x或y方向的夹角测得所述第一相机系统相对与所述第二相机系统的旋转角R0；

步骤14，在所述第一相机系统及所述第二相机系统前放置一目标物，计算所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角a1，横滚角b0，旋转角R1；

步骤15，计算所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角为a1-a0，横滚角b1-b0，旋转角R1-R0。

作为上述技术方案的优选，所述方法还包括：

步骤16，外场标定，包括将所述第一相机系统及所述第二相机系统调整成竖直方向，记录所述测角器测得的所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角a2、横滚角b2；旋转所述第一相机系统及所述第二相机系统至水平方向，利用x或y方向的夹角测得所述第二相机系统相对所述第一相机系统的旋转角R2，计算所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角为a2+a1-a0，横滚角b2+b1-b0，旋转角R2+R1-R0。

作为上述技术方案的优选，方法还包括步骤10，搭建标校系统，所述标校系统包括底板和间距为30cm的两个相机系统安装支架，将所述第一相机系统及所述第二相机系统固定在所述相机系统安装支架上。

作为上述技术方案的优选，所述测角器的测量精度为0.01度。

作为上述技术方案的优选，所述步骤14中，目标物的距离为10米或者15米。

本发明技术方案还提供了一种长基线红外双目成像云高仪标校系统，所述标校系统包括，底板，及与所述底板垂直设置的两个相机系统安装支架，所述相机系统安装支架上连接有相机系统；

所述相机系统包括与所述相机系统安装支架固定的下底板，通过铰链与所述下底板侧边侧边连接的上底板，所述上底板相对所述下底板可以围绕所述铰链边摆动，所述上底板上还设置有测角器及相机固定支架，所述相机固定支架用于固定相机。

作为上述技术方案的优选，两个所述相机系统安装支架之间的距离为30cm。

作为上述技术方案的优选，所述相机系统安装支架的高度为10cm。

本发明的效果在于：

本发明提供了一种长基线红外双目成像云高仪实验室标校替代现场标校方法及标校系统，方法包括步骤11，将长基线红外双目成像云高仪的第一相机系统及第二相机系统分别安装测角器；步骤12，实验室标定，将所述第一相机系统及所述第二相机系统调整成竖直方向，记录所述测角器测得的所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角a0，横滚角b0；步骤13，旋转所述第一相机系统及所述第二相机系统调整成水平方向，利用x或y方向的夹角测得所述第一相机系统相对与所述第二相机系统的旋转角R0；步骤14，在所述第一相机系统及所述第二相机系统前放置一目标物，计算所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角a1，横滚角b0，旋转角R1；步骤15，计算所述第二相机系统相对所述第一相机系统的俯仰角为a1-a0，横滚角b1-b0，旋转角R1-R0。本发明技术方案通过一对高精度的测角器不仅测得到两相机相对俯仰角和横滚角，还得到精度较高的相对旋转角，实现实验室标定替代现场标校方法，且计算方法简单，可操作性强，降低测量部件与支架的安装精度， 测量部件可以做成一体化，直接在实验室标校即可，不用现场标校，能够达到即插即用的效果。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是本发明实施例提供的长基线红外双目成像云高仪标校方法的流程示意图；

图2是本发明又一实施例提供的长基线红外双目成像云高仪标校系统的结构示意图；

图3是图2中第一相机系统的结构示意图；

其中：1-底板；2-第一相机系统安装支架；3-第一相机系统；4-第二相机系统；5-第二相机系统安装支架；31-标记下底板；32-上底板；33-铰链；34-第一相机；35-相机固定支架；36-为测角器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例提供的长基线红外双目成像云高仪标校方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供了一种长基线红外双目成像云高仪标校方法，包括：步骤11，将长基线红外双目成像云高仪的第一相机系统及第二相机系统分别安装测角器。现有的高精度姿态仪价格昂贵，而高精度的测角器价格相对要便宜很多，该方法只需采用一对高精度测角器即可得到两相机的相对姿态角，并能够实时校正，测量精度可达到0.01度。

步骤12，实验室标定，首先将第一相机系统及第二相机系统调整成竖直方向，记录测角器测得的第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角a0，横滚角b0。

步骤13，再旋转第一相机系统及第二相机系统调整成水平方向，使两相机水平放置，利用x或y方向的夹角测得第一相机系统相对与第二相机系统的旋转角R0。

步骤14，在第一相机系统及第二相机系统前放置一目标物，计算第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角a1，横滚角b0，旋转角R1。本步骤中两相机系统然后可以任意姿态放置，只要整个系统相对固定，通过距离10米和15米处放置一目标物对相机进行相对定向，目标物只需3个以上标志点，实际采用50个标志点；可以求得第二相机系统相对于第一相机系统的俯仰角a1、横滚角b1和旋转角R1。

步骤15，计算第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角为a1-a0，横滚角b1-b0，旋转角R1-R0。

由于高精度的姿态仪，精确到0.01度很难实现，但通过一对高精度的测角器不仅得到两相机相对俯仰角和横滚角，还得到精度较高的相对旋转角，实现实验室标定替代现场标校方法，且计算方法简单，可操作性强，降低测量部件与支架的安装精度， 测量部件可以做成一体化，直接在实验室标校即可，不用现场标校，能够达到即插即用的效果。

作为上述技术方案的优选，方法还包括：步骤16，外场标定，包括在外场安装时，要保证安装精度，将第一相机系统及第二相机系统调整成竖直方向，记录测角器测得的第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角a2、横滚角b2；旋转第一相机系统及第二相机系统至水平方向，记录测角器测得的第二相机系统相对第一相机系统的旋转角R2，计算第二相机系统相对第一相机系统的俯仰角为a2+a1-a0，横滚角b2+b1-b0，旋转角R2+R1-R0。

作为上述技术方案的优选，方法还包括步骤10，搭建标校系统，标校系统包括底板和间距为30cm的两个相机系统安装支架，能够调整水平，将所述第一相机系统及所述第二相机系统固定在所述相机系统安装支架上，红外双成像测量系统自带高精度测角器，精度为0.01度。

图2是本发明又一实施例提供的长基线红外双目成像云高仪标校系统的结构示意图，图3是图2中第一相机系统的结构示意图，结合图2及图3所示，本发明技术方案还提供了一种长基线红外双目成像云高仪标校系统，标校系统包括，底板1，及与底板1垂直设置的两个相机系统安装支架，第一相机系统安装支架2，第二相机系统安装支架5，相机系统安装支架上连接有相机系统，第一相机系统3，第二相机系统4；相机系统，以第一相机系统3为例，参照图3，第二相机系统4与第一相机系统3的结构相同，第一相机系统3包括与相机系统安装支架固定的下底板31，通过铰链33与下底板31侧边侧边连接的上底板32，上底板32相对下底板31可以围绕铰链边摆动，上底板32上还设置有测角器36及相机固定支架35，相机固定支架用于固定相机。铰链可以使上下底板能够90度相对旋转。

作为上述技术方案的优选，第一相机系统安装支架2与第二相机系统安装支架5之间的距离为30cm。

作为上述技术方案的优选，第一相机系统安装支架2与第二相机系统安装支架5的高度均为10cm。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本发明，而非限制本发明的保护范围，所有由本发明简单变化而来的应用均落在本发明的保护范围内。

此专利说明书使用实例去展示本发明，其中包括最佳模式，并且使熟悉本领域的技术人员制造和使用此项发明。此发明可授权的范围包括权利要求书的内容和说明书内的具体实施方式和其它实施例的内容。这些其它实例也应该属于本发明专利权要求的范围，只要它们含有权利要求相同书面语言所描述的技术特征，或者它们包含有与权利要求无实质差异的类似字面语言所描述的技术特征。

所有专利，专利申请和其它参考文献的全部内容应通过引用并入本申请文件。但是如果本申请中的一个术语和已纳入参考文献的术语相冲突，以本申请的术语优先。

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需要注意的是，“第一 ”，“第二”或者类似词汇并不表示任何顺序，质量或重要性，只是用来区分不同的技术特征。结合数量使用的修饰词“大约”包含所述值和内容上下文指定的含义。（例如：它包含有测量特定数量时的误差）