【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动态摄影测量，尤其涉及一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法。
技术介绍
1、随着经济的发展，工程结构如高层建筑、桥梁、输电塔等结构所处的环境越来越复杂，因而，对工程结构的实际力学性能进行测试，分析得到结构的实际状态，对于保障工程结构的安全运行具有极其重要的意义。传统的结构振动监测方法需要在工程结构上埋设加速度传感器等设备，并配置相应的数据采集设备和数据传输装置，设备类型多、数量多，检修费用高。因而，非接触式的振动测试得到重视，尤其是基于结构图像或视频流的摄影测量技术，其具有硬件设备简单，测试便利等突出优势。
2、根据使用镜头的数量，现有的摄影测量技术大致可分为单目摄影测量和双目摄影测量。单目摄影测量只需要一个摄像头，但仅能测试得到动点在平面内的运动和振动响应；而双目摄影测量技术利用左右两个镜头同时拍摄工程结构振动，能够测试动点在三维空间的运动和结构的三维振动响应。双目摄影测量可以采用左右相机相对位置固定的两个镜头进行，也可以采用相对位置非固定的两个镜头进行，如两台摄像机或两个无人机。
3、然而，双目摄影测量提取动点振动响应，需要预先估计出左右镜头的相对位置关系，即右相机相对于左相机的平移矩阵和旋转矩阵。现有的相机标定方法大致包括传统标定法、自标定法、主动视觉标定法、张正友标定法等。传统标定法得到的参数精度虽然高，但是对其标定物的加工有较高的要求；自标定法的原理是通过相机所拍图像，利用相机内部进行约定，但是其标定精度不高；主动视觉标定法通过拍摄运动过程中不同位置的多个图像，对图像
4、综上所述，现有技术中，针对无人机实施双目摄影测量时，存在左右镜头相对位置参数难以有效标定的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，旨在解决现有技术中，针对无人机实施双目摄影测量时，存在左右镜头相对位置参数难以有效标定的问题的技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，包括以下步骤：
3、步骤一、基于待测试的工程结构，在其上放置多个利用两个标准棋盘格组成的三维标记；
4、步骤二、对工程结构进行环境激励或人工激励，利用左右两个相机对工程结构的振动过程进行拍摄，每秒采集60帧图像；
5、步骤三、对左相机及右相机的第一帧图片中各棋盘格进行分割处理；
6、步骤四、对初始帧拍摄时左右相机的相对位置参数进行参数标定，导出标定结果；
7、步骤五、以左相机拍摄第一帧图片为基准，将左相机拍摄的第二帧至最后一帧图片进行单应性矩阵变换，以实现左相机不同帧图像拍摄机位统一到第一帧图像拍摄机位，以右相机拍摄第一帧图片为基准，将右相机拍摄的第二帧至最后一帧图片进行单应性矩阵变换，以实现右相机不同帧图像拍摄机位统一到第一帧图像拍摄机位；
8、步骤六、基于标定的初始帧拍摄时左右相机相对位置参数，对左右相机拍摄的各帧图像进行立体匹配，使得左右相机拍摄图像中同一场景点的投影点位于平行的扫描线上；
9、步骤七、利用左右镜头立体匹配后的图像中的关键特征点，形成匹配点对，计算视差图，对第1帧到第n帧的左右图像进行时序匹配，精确地追踪结构在整个时间序列中的动态变化，得到工程结构的三维振动响应。
10、其中，对左相机及右相机的第一帧图片中各棋盘格进行分割处理的具体方式为：
11、选取左相机或右相机第一帧图片，定义为图片a0，提取图片a0中所有棋盘格的位置，并将所有棋盘格进行编号，编号为1-m；
12、之后构造与图片a0图片尺寸和分辨率相同的m张图片a1-am，每张图片中仅包含单个标准棋盘格图像，如：图片a1中仅包含标号为1的标准棋盘格图像，图片a2中仅包含标号为2的标准棋盘格图像，以此类推，图片am中仅包含标号为m的标准棋盘格图像。
13、其中，以左相机拍摄第一帧图片为基准，将左相机拍摄的第二帧至最后一帧图片进行单应性矩阵变换，以实现左相机不同帧图像拍摄机位统一到第一帧图像拍摄机位的方法与以右相机拍摄第一帧图片为基准，将右相机拍摄的第二帧至最后一帧图片进行单应性矩阵变换，以实现右相机不同帧图像拍摄机位统一到第一帧图像拍摄机位的方法一致，具体方式如下：
14、单应性矩阵h的提取可利用指定棋盘格内角点在不同帧图像中像素坐标位置进行识别，之后利用识别的单应性矩阵h和以下式子对第二帧至最后一帧图片进行变换，
15、
16、其中，s＝h31u'+h32v'+h33，u'、v'为校正前测量点的像素坐标，u、v是校正后测量点的像素坐标。
17、其中，在步骤四中，利用标定程序对初始帧拍摄时左右相机的相对位置参数进行参数标定，导出标定结果。
18、本专利技术的一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，分别对左右相机拍摄的各帧图片进行单应性矩阵矫正，矫正的基准为左右相机各自拍摄的第一帧图片；然后利用标定好的初始帧左右相机的内外参数，对左右相机拍摄的各帧图像进行立体匹配，识别得到结构的三维振动响应；
19、本方法仅需左右相机拍摄的一张照片即可实现标定，相对于现有方法需要多个标准棋盘格和结构特征而言，具有更广泛的适用性，本方法实现了利用无人机进行工程结构三维振动响应的测试，尤其适用于野外人员难以到达的测试区域，能够有效提高工作效率，并且对左右相机的相对位置没有较严格的限制，具有更强的机动灵活性和实用性，以此方式解决了现有技术中，针对无人机实施双目摄影测量时，存在左右镜头相对位置参数难以有效标定的问题的技术问题。
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1.一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
2.如权利要求1所述的适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
3.如权利要求2所述的适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
4.如权利要求3所述的适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
2.如权利要求1所述的适用于无人机双目摄影测量的左右相机参数标定方法，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗钧，毛更晨，李开利，杨浩岚，张兵兵，孙毅，晏致涛，钟永力，李定玉，
申请(专利权)人：重庆科技大学，
类型：发明
国别省市：
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