IMU辅助下的单目视觉坐标传递

发布时间：2020-12-15 21:30

　　针对管线测量中由于GNSS RTK卫星信号遮挡或测站不易架设等原因无法提供坐标的场景,本文提出了一种IMU辅助下的单目视觉坐标传递方法,用于延伸RTK测得的精密坐标。首先在两个已知的RTK点上架设相机拍摄图像,同时采集IMU数据;然后对图像进行特征提取和匹配,恢复帧间旋转、平移及尺度;最后三角化待测点,以获得待测点在真实尺度的相机坐标系下的坐标。受IMU静基座初始对准方法的启发,本文利用重力矢量和相机光心间矢量分别在地理坐标系和相机坐标系下的投影求解这两个坐标系间的旋转矩阵,进而求得待测点在地理坐标系下的三维坐标。相对于其他测量手段,本文方法灵活便捷、设备轻便、操作简单,且一次采集即可获取相机视场中的任意共视点坐标。试验结果表明,本文提出的坐标传递方法所得的平面坐标的误差平均值为0.12 m,高程误差的平均值为0.2 m。 

【文章来源】：测绘通报. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

SIFT特征匹配

算法流程如图1所示，其具体过程为:(1)当相机内参和IMU相机间的外参未知时，需要对其进行标定，测得相机的内参矩阵和畸变参数及相机和IMU间的外参;(2)在两个已知点上分别架设相机，并朝向待测点方向拍照，尽量保证两帧图像有足够大的共视区域;(3)在两帧图像中提取特征并匹配;(4)使用对极几何的方法，利用匹配点对恢复两帧图像间的相对旋转与平移，但由于尺度未知，需要利用已知坐标点间的距离恢复真实尺度;(5)利用两帧图像间的旋转与平移三角化待测点，得到待测点在相机坐标系下的坐标;(6)利用IMU测得的重力矢量及相机光心间的矢量，可以计算出相机坐标系和真实地理坐标系间的相对旋转;(7)最后将待测点在相机坐标系下的坐标转到真实地理坐标系下。1.2 对极几何恢复相机间相对旋转和平移

对极几何约束如图2所示，两帧图像I1、I2对应的相机光心为O1、O2，设空间点P，理想情况下其与两相机光心连线分别交照片于p1、p2，这2个像点即为该空间点在照片上的投影点。此时，O1、O2、P三点构成的平面被称为极平面，而极平面与2个像平面之间的交线L1、L2为极线。O1O2连线被称为基线，基线与两帧图像平面分别交于e1、e2，它们被称为极点。对极约束可以表示为

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
[1]城市管线设施测量定位方法研究[D]. 江胜月.湖北大学 2012



本文编号：2918930