申请/专利权人：泉州装备制造研究所

申请日：2022-05-20

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN114910076B

主分类号：G01C21/20

分类号：G01C21/20;G01C21/16;G06T7/80

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2022.09.02#实质审查的生效;2022.08.16#公开

摘要：本发明提供一种基于GPS和IMU信息的户外摄像机定位方法及装置，所述方法需提供设置有GPS装置和IMU装置的棋盘格标定板，所述棋盘格标定板表面设置有尺寸一致的黑白格子，所述方法包括：步骤S1、通过摄像机获取棋盘格标定板运动视频，从所述视频中提取并筛选出不同位置和方向的棋盘格图像作为第一棋盘格图像；步骤S2、利用张氏标定法对所述第一棋盘格图像进行标定，得到标定后的摄像机内参矩阵和外参矩阵；步骤S3、利用坐标转换关系根据复数组所述第一棋盘格图像和所述棋盘格GPS位置信息计算出所述摄像机的GPS位置信息。采用本发明技术方案可以实现对远距离或难接近的摄像头的精准定位，且所涉及的定位设备结构简单易于实现。

主权项：1.一种基于GPS和IMU信息的户外摄像机定位方法，其特征在于：需提供设置有GPS装置和IMU装置的棋盘格标定板，所述棋盘格标定板表面设置有尺寸一致的黑白格子，所述方法包括：步骤S1、通过摄像机获取棋盘格标定板运动视频，从所述视频中提取并筛选出不同位置和方向的棋盘格图像作为第一棋盘格图像；步骤S2、利用张氏标定法对所述第一棋盘格图像进行标定，得到标定后的摄像机内参矩阵和外参矩阵；步骤S3、利用坐标转换关系根据复数组所述第一棋盘格图像和所述棋盘格GPS位置信息计算出所述摄像机的GPS位置信息；所述步骤S2具体包括：步骤S21、对已知的棋盘格标定板建立棋盘格标定板坐标系Xb,Yb,Zb，根据张氏标定法，利用计算机中的标定程序对复数张第一棋盘格图像执行标定操作，将棋盘格标定板坐标系Xb,Yb,Zb变换到相机坐标系XC,YC,ZC，并求解出变换矩阵，所述变换矩阵线性的表达如下： 其中，Rb2C为棋盘格标定板到摄像机的旋转矩阵，Tb2C为棋盘格标定板到摄像机的平移矩阵；步骤S22、设定要拟合的方程为： 其中，u,v为摄像机上拍摄到的角点的像素标号，Xb,Yb,Zb为标定板坐标系下已知的对应角点的坐标，M1表示摄像机的内参矩阵，M2表示摄像机的外参矩阵；步骤S23、用OpenCV或Matlab标定工具箱中的相机标定函数进行标定，把棋盘格标定板的各种姿态作为样本导入标定工具箱，输入第一棋盘格图像尺寸、标定板横向及纵向的格点数量及格子长度，训练得到所有参数对应的值，所述参数包括fx,fy,u0,v0,R,t，进而得到标定后的摄像机内参矩阵M1和外参矩阵M2；所述步骤S3具体包括：步骤S31、根据标定板坐标系变换到相机坐标系的坐标转换关系，即外参矩阵，将每一个角点已知的在标定板坐标系下的坐标与角点在相机坐标系下的坐标一一对应起来；步骤S32、再利用角点对应的GPS位置信息和坐标转换关系，即外参矩阵，求得摄像机的GPS位置信息；步骤S33、对求得的所有摄像机的GPS位置信息，采用取中位数的原则得到摄像机准确的GPS位置信息；所述棋盘格标定板上的GPS和IMU装置均安置于所述棋盘格标定板的中心位置，通过所述GPS装置获取棋盘格标定板的位置信息，通过所述IMU装置测量棋盘格标定板在三维空间中的角速度和加速度，并以此得到棋盘格标定板的位姿，所述棋盘格标定板的表面平整，且所述棋盘格标定板上的棋盘格是直角的。

全文数据：

权利要求：

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