一种测量物体几何属性或距离的方法及系统

摘要

本发明涉及一种测量物体几何属性或距离的方法及系统，包括获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；对待测量物体拍摄不少于1组影像；恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；计算第二影像相对位置距离，计算镜头光心间距离和第二影像相对位置距离的比例系数；将第一摄影坐标空间进行比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，计算物体的几何属性，或计算待测量物体关键点到镜头的距离。本发明实现了测量物体几何属性或距离，可直接推广到具有视场重叠多目镜头拍摄仪器的便携式电子设备，如手机、平板电脑或笔记本电脑上。

权利要求

1.一种测量物体几何属性或距离的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

步骤2，对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；

步骤3，恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

步骤4，根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离与所述第二影像相对位置距离的比例系数；

步骤5，将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

步骤6，获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

2.根据权利要求1所述一种测量物体几何属性或距离的方法，其特征在于，步骤1的具体实现为：拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；采用区域网整体优化解算法，整体优化解算镜头光心间距离。

3.根据权利要求1所述一种测量物体几何属性或距离的方法，其特征在于，步骤3的具体实现为：采用影像匹配提取影像内第一同名像点；利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

4.根据权利要求3所述一种测量物体几何属性或距离的方法，其特征在于，步骤5的具体实现为：将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变，位置参数分别乘以所述比例系数。

5.根据权利要求4所述一种测量物体几何属性或距离的方法，其特征在于，步骤6的具体实现为：从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；利用所述第二相机参数校正第二同名像点；采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体几何属性，或将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

6.一种测量物体几何属性或距离的系统，其特征在于，包括参数检校模块、待测量物体拍摄模块、第一摄影坐标空间恢复模块、比例系数计算模块、摄影坐标空间转换模块和物体几何属性或距离计算模块；

所述参数检校模块，其用于获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

所述待测量物体拍摄模块，其用于对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；

所述第一摄影坐标空间恢复模块，其用于恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

所述比例系数计算模块，其用于根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离与所述第二影像相对位置距离的比例系数；

所述摄影坐标空间转换模块，其用于将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

所述物体几何属性或距离计算模块，其用于获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

7.根据权利要求6所述一种测量物体几何属性或距离的系统，其特征在于，所述参数检校模块包括参考对象拍摄单元、影像坐标和物方坐标提取单元、第一未知数初值计算单元和第一整体优化解算单元；

所述参考对象拍摄单元，其用于拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；

所述影像坐标和物方坐标提取单元，其用于提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；

所述第一未知数初值计算单元，其用于根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；

所述第一整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算镜头光心间距离。

8.根据权利要求6所述一种测量物体几何属性或距离的系统，其特征在于，所述第一摄影坐标空间恢复模块包括第一影像匹配单元、第二未知数初值计算单元和第二整体优化解算单元；

所述第一影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取影像内第一同名像点；

所述第二未知数初值计算单元，其用于利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；

所述第二整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

9.根据权利要求8所述一种测量物体几何属性或距离的系统，其特征在于，所述摄影坐标空间转换模块包括旋转角度参数转换单元和位置参数转换单元；

所述旋转角度参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变；

所述位置参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间位置参数分别乘以所述比例系数。

10.根据权利要求9所述一种测量物体几何属性或距离的系统，其特征在于，所述物体几何属性或距离计算模块包括镜头相对方位参数提取单元、第二影像匹配单元、校正单元、第二摄影空间坐标计算单元、物体几何属性计算单元和距离计算单元；

所述镜头相对方位参数提取单元，其用于从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；

所述第二影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；

所述校正单元，其用于利用所述第二相机参数校正第二同名像点；

所述第二摄影空间坐标计算单元，其用于采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；

所述物体几何属性计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体的几何属性；

所述距离计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

说明书

一种测量物体几何属性或距离的方法及系统

技术领域

[0001] 本发明涉及计算机视觉和摄影测量技术领域,特别涉及一种测量物体几何属性或距离的方法及系统。

背景技术

[0002] 传统测量物体几何属性的方法是利用不同的测量工具。例如，长度测量利用游标卡尺、光学测微仪、坐标量测机等；面积测量利用GPS面积测量仪、激光面积测量仪、电子扫描测量法、图形数字化器等；体积测量利用排水法、针压法、重锤法等；角度测量利用经纬仪、三角测量等。其测量工具需直接接触目标物体，使待测量物体容易受到外部环境的影响。

[0003] 目前，摄影测量方法，如航空航天摄影测量、近景摄影测量等，能够测量物体几何属性，但需要专用的设备和处理流程，存在专业性强、测量周期长、测量成本高、人工干预量大等问题。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种测量物体几何属性或距离的方法及系统，其是一种基于视场重叠多目镜头拍摄器件，将计算机视觉和摄影测量相结合的测量方法。

[0005] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

[0006] 一种测量物体几何属性或距离的方法，包括如下步骤：

[0007] 步骤1，获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

[0008] 步骤2，对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；

[0009] 步骤3，恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

[0010] 步骤4，根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；

[0011] 步骤5，将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

[0012] 步骤6，获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

[0013] 本发明的有益效果是：采用具有视场重叠多目镜头拍摄器件的电子设备，对待测量物体拍摄组影像，计算待测量物体的几何属性或距离，将计算机视觉和摄影测量相结合的测量方法。其可直接推广到具有视场重叠多目镜头拍摄仪器的便携式电子设备，如手机，平板电脑或笔记本电脑上，无需实际测量工具，可避免待测量物体受外部环境影响；具有无需专用的设备和处理流程，无需专业知识、测量周期短、测量成本低和人工干预量小等优点。

[0014] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0015] 进一步，步骤1的具体实现为：拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；采用区域网整体优化解算法，整体优化解算镜头光心间距离。

[0016] 进一步，步骤3的具体实现为：采用影像匹配提取影像内第一同名像点；利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

[0017] 进一步，所述步骤5的具体实现为：将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变，位置参数分别乘以所述比例系数。

[0018] 进一步，步骤6的具体实现为：从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；利用所述第二相机参数校正第二同名像点；采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体几何属性，或将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

[0019] 本发明的另一技术方案如下：

[0020] 一种测量物体几何属性或距离的系统，包括参数检校模块、待测量物体拍摄模块、第一摄影坐标空间恢复模块、比例系数计算模块、摄影坐标空间转换模块和物体几何属性或距离计算模块；

[0021] 所述参数检校模块，其用于获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

[0022] 所述待测量物体拍摄模块，其用于对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；

[0023] 所述第一摄影坐标空间恢复模块，其用于恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

[0024] 所述比例系数计算模块，其用于根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；

[0025] 所述摄影坐标空间转换模块，其用于将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

[0026] 所述物体几何属性或距离计算模块，其用于获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

[0027] 在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

[0028] 进一步，所述参数检校模块包括参考对象拍摄单元、影像坐标和物方坐标提取单元、第一未知数初值计算单元和第一整体优化解算单元；

[0029] 所述参考对象拍摄单元，其用于拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；

[0030] 所述影像坐标和物方坐标提取单元，其用于提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；

[0031] 所述第一未知数初值计算单元，其用于根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；

[0032] 所述第一整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算镜头光心间距离。

[0033] 进一步，所述第一摄影坐标空间恢复模块包括第一影像匹配单元、第二未知数初值计算单元和第二整体优化解算单元；

[0034] 所述第一影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取影像内第一同名像点；

[0035] 所述第二未知数初值计算单元，其用于利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；

[0036] 所述第二整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

[0037] 进一步，所述所述摄影坐标空间转换模块包括旋转角度参数转换单元和位置参数转换单元；

[0038] 所述旋转角度参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变；

[0039] 所述位置参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间位置参数分别乘以所述比例系数。

[0040] 进一步，所述物体几何属性或距离计算模块包括镜头相对方位参数提取单元、第二影像匹配单元、校正单元、第二摄影空间坐标计算单元、物体几何属性计算单元和距离计算单元；

[0041] 所述镜头相对方位参数提取单元，其用于从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；

[0042] 所述第二影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；

[0043] 所述校正单元，其用于利用所述第二相机参数校正第二同名像点；

[0044] 所述第二摄影空间坐标计算单元，其用于采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；

[0045] 所述物体几何属性计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体的几何属性；

[0046] 所述距离计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

附图说明

[0047] 图1为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法的方法流程图；

[0048] 图2为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中参考对象示意图；

[0049] 图3为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中双目镜头拍摄器件拍摄2组影像示意图；

[0050] 图4为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中摄影坐标空间转换示意图；

[0051] 图5为本发明一种测量物体几何属性或距离的方法中双目镜头拍摄器件测量物体长度或物体关键点到镜头距离第二摄影坐标空间示意图；

[0052] 图6为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统的原理框图；

[0053] 图7为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中参数检校模块的原理框图；

[0054] 图8为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中第一摄影坐标空间恢复模块的原理框图；

[0055] 图9为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中摄影坐标空间转换模块的原理框图；

[0056] 图10为本发明一种测量物体几何属性或距离的系统中物体几何属性或距离计算模块的原理框图。

具体实施方式

[0057] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0058] 如图1所示，一种测量物体几何属性或距离的方法，包括如下步骤：

[0059] 步骤1，获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

[0060] 步骤1的具体实现为：拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；根据所述影像坐标及物方平面坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；采用区域网整体优化解算法整体优化解算镜头光心间距离。

[0061] 拍摄参考对象，参考对象可为三维检校场、平面标志板等，参考对象上的标定特征已预知其几何形状、分布、颜色、坐标或距离等相关参数。如图2所示的中心对称图案平面标志板。从不同位置和角度拍摄参考对象，保证参考对象上的标定特征都处于成像范围内。

[0062] 根据标定特征的几何形状、分布、颜色、坐标或距离等相关参数，利用区域增长和阈值分割策略获取标定特征的初始位置，利用边界跟踪和椭圆拟合方式精确建立椭圆方程，其中心点坐标即为标定特征对应的影像坐标。

[0063] 如图2所示的中心对称图案平面标志板，将中心位置圆形的圆心定义为物方坐标系的原点，其平面坐标为(0,0)T，根据四条外轮廓线上已预先测定的相邻圆心间的距离，依次计算剩余所有圆形的圆心平面坐标。

[0064] 通过结合标定特征对应的影像坐标及物方平面坐标，利用二维DLT(直接线性变换)计算第一影像相对方位参数、第一相机参数初值。

[0065] 镜头光心间距离s初值可利用第一影像相对方位参数中3个位置参数初值直接计算获取， 其中，(xl,yl,zl)和(xr,yr,zr)分别为左右镜头第一影像相对方位参数中3个位置参数初值；

[0066] 拍摄n组影像可以计算出n个镜头光心间距离，取其均值作镜头光心间距离初值。

[0067] 相机参数初值包括镜头焦距f、像平面主点偏移(x0,y0)T和畸变参数(k1,k2)T，其中畸变参数(k1,k2)T初值直接设置为0，多目镜头N个镜头各有一套相机参数。

[0068] 对任一标定特征对应的像点，可列共线方程式：

[0069]

[0070]

[0071] 其中,r2＝(px-x0)2+(py-y0)2，(x0,y0)T为像平面主点偏移,(px,py)T为像点坐标,(xS,yS,zS)T为第一影像相对方位参数中的位置参数；(ai,bi,ci i＝1,2,3)为第一影像相对方位参数中旋转参数组成的9个方向余弦；(x,y)T为标定特征对应的平面坐标。

[0072] 参加整体解算的每个像点均可列出1组上述共线方程式。

[0073] 待检校的镜头光心间距离s存在如下条件方程式：

[0074]

[0075] 其中，(xl,yl,zl)和(xr,yr,zr)分别为左右两镜头第一影像相对方位参数中的3个位置参数初值,参加解算的n组影像可列出n组上述条件方程。

[0076] 采用区域网整体优化解算法，按如下步骤整体优化解算镜头光心间距离：

[0077] A1，将上述共线方程式和条件方程式按泰勒级数展开并取其一次项，进而构建误差方程式；

[0078] A2，根据误差方程式创建法方程式；

[0079] A3，解算法方程式，计算待求未知数的改正量；

[0080] A4，统计平差系统的单位权中误差；

[0081] A5，检测平差系统是否收敛，本发明实施例，满足如下任一指标，即为平差系统收敛；

[0082] a，前后两次迭代的单位权中误差小于阈值，如0.25像素；

[0083] b，当前迭代解算中，待求未知数的改正量小于阈值,如1.0e-6；

[0084] c，平差系统迭代次数达到预先设定的阈值上限,如50次。

[0085] A6,如果平差系统未收敛，则返回A1；否则，执行A7；

[0086] A7，保存经检校的镜头光心间距离s。

[0087] 具体实施过程中，镜头光心间距离s仅需标定一次，测量物体几何属性或距离时，仅需读取该参数即可。

[0088] 步骤2，对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域。

[0089] 步骤3，恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

[0090] 步骤3的具体实现为：采用影像匹配提取影像内第一同名像点；利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

[0091] 采用影像匹配中SIFT(Scale Invariant Feature Transform)算子提取影像内第一同名像点，包括如下步骤：

[0092] B1，依次提取所有有效影像上的特征点，每个特征点描述为128维的向量，即SIFT特征向量；

[0093] B2，选取任意两幅影像，分别作为参考影像和搜索影像；

[0094] B3，从参考影像上取出某个SIFT特征，计算其与搜索影像上所有SIFT特征的欧式距离，并按距离从小到大的顺序进行排序，如果最近距离与次近距离比值小于某个阈值，如经验值0.8，则接受这一对匹配点，认为两者为第一同名像点；

[0095] B4，重复B3，直至参考影像上所有SIFT特征匹配完成为止；

[0096] B5，重复B2-B4，直至任意两幅影像均匹配完成为止。

[0097] 如图3所示，双目镜头拍摄器件拍摄2组影像，计算影像相对方位参数初值，包括如下步骤：

[0098] C1，利用A1和A2第一同名像点，执行相对定向处理，获取相对方位参数；

[0099] C2，利用A1和A2相对方位参数和第一同名像点，通过空间前方交会计算Pi(i＝1,2,...,N)点的第一摄影空间坐标；

[0100] C3，利用Pi(i＝1,2,...,N)点的第一摄影空间坐标和对应影像上的第一同名像点坐标，通过空间后方交会分别计算影像B1和B2的相对方位参数。

[0101] 相机参数初值包括镜头焦距f的初值，其可直接从影像信息中读取；像平面主点偏移(x0,y0)T和畸变参数(k1,k2)T初值直接设置为0。A1和A2为同一镜头拍摄的两幅影像，其相机参数相同，同理，B1和B2相机参数也相同。

[0102] 对任一像点来说，可列共线方程式：

[0103]

[0104]

[0105] 其中,r2＝(px-x0)2+(py-y0)2，(x0,y0)T为像平面主点偏移,(px,py)T为像点坐标,(xS,yS,zS)T为相对方位参数中的位置参数；(ai,bi,ci i＝1,2,3)为相对方位参数中旋转参数组成的9个方向余弦；(x,y,z)T为像点对应的摄影空间坐标。参加整体解算的每个像点均可列出1个上述共线方程式。

[0106] 镜头光心间距离固定不变，可作为相对控制条件引入到区域网整体优化解算中，可得条件方程式：

[0107]

[0108] 其中， 和 分别为影像A1、B1、A2和B2相对方位参数中的位置参数，参加解算的2组影像可列出1个上述条件方程式。

[0109] 采用步骤1中相同的区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

[0110] 步骤4，根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；

[0111] 已知镜头光心间距离s，第一摄影坐标空间中，恢复镜头光心间距离其中，(xl,yl,zl)和(xr,yr,zr)分别为左右两镜头第二影
像相对方位参数中的位置参数，则可以计算出镜头光心间距离和第二影像相对位置距离的比例系数λ＝s/sc。若存在X个这样的条件，每个条件可以计算出相应的比例系数λi，则最终的比例系数λ的计算公式为：

[0112] 步骤5，将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

[0113] 步骤5的具体实现为：将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变，位置参数分别乘以所述比例系数。

[0114] 如图4所示，SA和SB为变换前第一摄影坐标空间左右影像两镜头光心的位置，TA和TB为变换后第二摄影坐标空间左右影像两镜头光心的位置，sc为第一摄影坐标空间左右影像镜头光心间距离，λsc为第二摄影坐标空间左右影像镜头光心间距离。又λsc＝s，故第二摄影坐标空间与实际测量坐标空间具有相同的空间尺度。

[0115] 步骤6，获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

[0116] 步骤6的具体实现为：从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；利用所述第二相机参数校正第二同名像点；采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体几何属性，或将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

[0117] 采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点，可采用人机交互提取或自动提取，所述人机交互提取为，关键点对应的所有第二同名像点均需人工量测；所述自动提取为，用户在一幅影像上量测了关键点对应的像点后，利用影像匹配算法，自动获取关键点在其他影像上的第二同名像点。为了提高测量物体几何属性的精度，可尽可能多的获取待测量物体关键点对应的第二同名像点，如拍摄多组影像，获取待测量物体关键点在所有重叠影像上的第二同名像点。

[0118] 待测量物体长度测量时需要2个关键点，面积和角度测量时至少需要3个关键点，体积测量时至少需要4个关键点。

[0119] 如图5所示，利用双目镜头拍摄器件，拍摄一组影像，测量物体长度或物体关键点到镜头距离第二摄影坐标空间示意图。O-XYZ为第二摄影坐标空间坐标系，TA和TB为变换后第二摄影坐标空间左右影像两镜头光心的位置，p1和p1'分别为待测量物体左端点在两个像平面上的第二同名像点，p2和p2'分别为待测量物体右端点在两个像平面上的第二同名像点。

[0120] (xA,yA,zA,ρA,ωA,κA)T和(xB,yB,zB,ρB,ωB,κB)T分别为TA和TB镜头相对方位参数，记为RA和RB，其中， (fA,x0A,y0A,k1A,k2A)T和(fB,x0B,y0B,k1B,k2B)T分别为两镜头对应的第二相机参数，记为CA和CB,其中，fA和fB为焦距，(x0A,y0A)T和(x0B,y0B)T为像平面主点偏移，(k1A,k2A)T和(k1B,k2B)T为畸变参数。

[0121] 利用相应的第二相机参数校正第二同名像点p1、p1'、p2和p2'，如，令p1对应的像平面坐标为 则校正后的像平面坐标 为：

[0122]

[0123]

[0124] 其中，

[0125] 利用校正后的第二同名像点像平面坐标和镜头相对方位参数RA和RB，采用空间前方交会法获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标p1p1'：(x1,y1,z1)T，p2p2'：(x2,y2,z2)T；待测量物体的长度为：

[0126]

[0127] 待测量物体左端点到镜头A的距离为：

[0128]

[0129] 同理，可得待测量物体任一关键点到任一镜头的距离。

[0130] 如图6所示，一种测量物体几何属性或距离的系统，包括参数检校模块、待测量物体拍摄模块、第一摄影坐标空间恢复模块、比例系数计算模块、摄影坐标空间转换模块和物体几何属性或距离计算模块；

[0131] 所述参数检校模块，其用于获取视场重叠多目镜头拍摄器件镜头光心间距离；

[0132] 所述待测量物体拍摄模块，其用于对待测量物体拍摄不少于1组影像，所述组影像中影像数不少于2个，待测量物体在影像中具有重叠区域；

[0133] 所述第一摄影坐标空间恢复模块，其用于恢复第一摄影坐标空间中第二影像相对方位参数和第二相机参数；

[0134] 所述比例系数计算模块，其用于根据第二影像相对方位参数计算第二影像相对位置距离，计算所述镜头光心间距离和所述第二影像相对位置距离的比例系数；

[0135] 所述摄影坐标空间转换模块，其用于将第一摄影坐标空间进行所述比例系数缩放，获得第二摄影坐标空间；

[0136] 所述物体几何属性或距离计算模块，其用于获取第二摄影坐标空间中镜头相对方位参数和待测量物体关键点的第二摄影空间坐标，利用所述第二摄影空间坐标计算物体的几何属性，或利用所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数计算待测量物体关键点到镜头的距离。

[0137] 如图7所示，所述参数检校模块包括参考对象拍摄单元、影像坐标和物方坐标提取单元、第一未知数初值计算单元和第一整体优化解算单元；

[0138] 所述参考对象拍摄单元，其用于拍摄参考对象，使所述参考对象上的标定特征处于成像范围内；

[0139] 所述影像坐标和物方坐标提取单元，其用于提取所述标定特征的影像坐标和参考对象的物方坐标；

[0140] 所述第一未知数初值计算单元，其用于根据所述影像坐标及物方坐标计算第一影像相对方位参数和第一相机参数初值；

[0141] 所述第一整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算镜头光心间距离。

[0142] 如图8所示，所述第一摄影坐标空间恢复模块包括第一影像匹配单元、第二未知数初值计算单元和第二整体优化解算单元；

[0143] 所述第一影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取影像内第一同名像点；

[0144] 所述第二未知数初值计算单元，其用于利用第一同名像点计算第二影像相对方位参数初值和第二相机参数初值；

[0145] 所述第二整体优化解算单元，其用于采用区域网整体优化解算法，整体优化解算第二影像相对方位参数和第二相机参数。

[0146] 如图9所示，所述摄影坐标空间转换模块包括旋转角度参数转换单元和位置参数转换单元；

[0147] 所述旋转角度参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间旋转角度参数保持不变；

[0148] 所述位置参数转换单元，其用于将所述第一摄影坐标空间位置参数分别乘以所述比例系数。

[0149] 如图10所示，所述物体几何属性或距离计算模块包括镜头相对方位参数提取单元、第二影像匹配单元、校正单元、第二摄影空间坐标计算单元、物体几何属性计算单元和距离计算单元；

[0150] 所述镜头相对方位参数提取单元，其用于从第二摄影坐标空间直接提取镜头相对方位参数；

[0151] 所述第二影像匹配单元，其用于采用影像匹配提取待测量物体关键点对应的第二同名像点；

[0152] 所述校正单元，其用于利用所述第二相机参数校正第二同名像点；

[0153] 所述第二摄影空间坐标计算单元，其用于采用空间前方交会法根据校正后的第二同名像点和镜头相对方位参数获取待测量物体关键点的第二摄影空间坐标；

[0154] 所述物体几何属性计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标代入几何属性计算的数学公式中获取物体的几何属性；

[0155] 所述距离计算单元，其用于将所述第二摄影空间坐标和镜头相对方位参数代入距离计算的数学公式中获取待测量物体关键点到镜头的距离。

[0156] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。