(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210799215.9 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 同济大学 地址 200092 上海市杨 浦区四平路1239号 (72)发明人 童小华　叶真　谢欢　刘世杰　 陈鹏　赵佳俊　高仪　 (74)专利代理 机构 上海科盛知识产权代理有限 公司 312 25 专利代理师 应小波 (51)Int.Cl. G06T 7/73(2017.01) G06T 7/80(2017.01) (54)发明名称 一种长距离连续 位姿高速 视频测量方法 (57)摘要 本发明涉及一种长距离连续位姿高速视频 测量方法， 该方法包括以下步骤： 步骤1， 采用多 双目连续观测联合光束法平差对观测值进行解 算； 步骤2， 采用深度距离和平差残差约束的自适 应变权策略对步骤1)的解算过程进行处理， 得到 连续位姿参数测量结果； 步骤3， 采用基于平面拟 合的位置姿态参数动态反演对步骤2)得到的连 续位姿参数测量结果进行优化。 与现有技术相 比， 本发明具有能够实现长距离移动目标动态位 置姿态参数的高精度连续测量， 测量定位精度优 于3mm， 相比国际著名视觉测量软件精度提升了 超30％等优点。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115311358 A 2022.11.08 CN 115311358 A 1.一种长距离连续 位姿高速 视频测量方法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤1， 采用多双目连续观测联合 光束法平差对观测值进行解 算； 步骤2， 采用深度距离和平差残差约束的自适应变权策略对步骤1)的解算过程进行处 理， 得到连续 位姿参数测量结果； 步骤3， 采用基于平面拟合的位置姿态参数动态反演对步骤2)得到的连续位姿参数测 量结果进行优化。 2.根据权利要求1所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 步骤1， 多双目连续观测联合 光束法平差过程具体为： 101， 在摄影测量学中， 利用最小二乘原理使得反投影与原始像点距离残差累积平方和 最小， 按如下最小二乘问题的形式表达为： 其中(ui， j， vi， j)为第i台相机所拍摄的像平面上实际观测得到第j个三维点含有畸变的 像素坐标； π(Cami， Pj)＝(u(i， j)dist orted， v(i， j)dist orted)， 即表示物方空间第j个三维点经第i台 相机的内外方矩阵透视变换后， 并且考虑该相机镜头畸变参数偏移后所得到的反投影像素 坐标， e、 m、 n分别为反投影残差、 相机数量和三维点数量； 102， 利用公式(1)对长距离连续位姿解算过程描述为多个独立的光束法平差过程， 其 表达式改为： 其中BAk表示第k段局部光束法平差过程， mk分别表示第k段双目视觉测量系统中的相机 集合与观测的物方三维点 集； 103， 采用联合 光束法平差解 算通过公式(2)进行改进得到： 其中m′k‑1表示第k段双目视觉测量系统中相机观测到与第k ‑1段双目视觉测量系统中 重复的物方三维点 集， BAGlobal表示联合 光束法平差过程。 3.根据权利要求1所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 步骤2中的深度 距离和平差残差约束的自适应变权策略包括引入迭代重加权和在平差过程 中引入深度变化加权策略。 4.根据权利要求3所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 引入迭代重加权为： 在光束法平差优化迭代求 解中不断调整某次观测值的权值。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115311358 A 25.根据权利要求4所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 在光束法平差优化迭代求 解中不断调整某次观测值的权值具体为： 基于Huber鲁棒损失函数， 在每次迭代优化前对某一观测值进行如下的迭代重加权操 作： 其中wr(k)表示第k次观测 值迭代重加的鲁棒权重， rk表示第k次观测 值经误差方程计算 得到的反投影误差的二范 数， 即rk＝||ek||2， δ表示异常点阈值。 6.根据权利要求5所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 异常点阈值取值 为0.001。 7.根据权利要求3所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 在平差过程中引入深度变化加权策略为： 对不同深度的观测值依照其与双目视觉系统基线 间深度距离的倒数作为定权依据， 以充分考虑由于目标点深度值较大导致观测精度降低的 客观事实。 8.根据权利要求7所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述的 定权方式具体为： 其中wz(k)表示第k次观测 值的深度变化权重， Dk表示第k次观测 值与双目视觉系统基线 间的深度距离， Dδ表示深度距离阈值， 上式表明仅对特定深度范围之外的观测进行权重修 正。 9.根据权利要求7所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 将所述 D δ设定为两台相机光轴空间交点处至双目视觉系统基线间的深度 距离， 该距离能够较容易 地通过两台相机的初始参数交会计算得到 。 10.根据权利要求1所述的一种长距离连续位姿高速视频测量方法， 其特征在于， 所述 的步骤3具体为： 以参考初始状态下给定的四个人工标志的三维坐标为基准， 拟合平面每一 时刻相对于 初始状态的旋转与平 移变化关系可由四个标志点间的刚体 变换关系表示 为： 其中Rk和tk分别为k时刻模型表面相对于参考初始状态的平移和旋转参数， X0、 Y0、 Z0、 Xk、 Yk、 Zk分别为参考初始状态和k时刻的三维坐标。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115311358 A 3