(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111487434.5 (22)申请日 2021.12.08 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114139325 A (43)申请公布日 2022.03.04 (73)专利权人 国网上海市电力公司 地址 200122 上海市浦东 新区源深路1 122 号 (72)发明人 王光东　施勇　赵新娅　邹斌　 马星　施啸霄　朱鹏程　顾剑春　 黄喆　钟丹毓　张渊博　王瑞丰　 朱武　 (74)专利代理 机构 上海兆丰知识产权代理事务 所(有限合 伙) 31241 专利代理师 章蔚强(51)Int.Cl. G06F 30/18(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06T 7/80(2017.01) 审查员 高宇峰 (54)发明名称 一种利用自然场景进行地下线缆可视化校 准方法 (57)摘要 本发明公开了一种利用自然场景进行地下 线缆可视化校准方法， 具体为获取用户当前坐 标； 在地面绘制两条正交线模拟地下电缆， 在相 交线上取若干参考点， 精确测量参考点的坐标并 导入移动测量终端， 在正交线的交点放置移动终 端， 沿模拟电缆方向位置拍摄图像， 检测参考点 在显示屏上的位置， 记点坐标构建成像方程， 完 成对相机内参数矩 阵求解并更新原系统相机内 参数进行校准； 移动终端旋转90 °拍摄于另一条 正交模拟电缆， 矫正移动终端现实系统的内外参 数， 重复多次上一步骤直至显示线缆与地面标记 重合； 移动终端沿电缆方向后退， 保持线缆相交 位置逐渐显示在界面中。 本发明能够实现使用预 先绘制的标定参考点 以及其地理位置坐标进行 地下线缆可视化校准。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114139325 B 2022.09.09 CN 114139325 B 1.一种利用自然场景进行地下线缆可视化校准方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤1： 在地面绘制两条正交线模拟地下电缆线， 在相交线上取若干个参考点， 精确测 量参考点的地理位置坐标并导入移动测量终端， 满足以下要求: 1.1标记参 考点数据能模拟真实地下电缆的地理位置信息特 征； 1.2标记参 考点图案能够准确被移动终端显示系统检测到； 1.3记录每 个标记参 考点的地理位置坐标， 其中第i个坐标记为 步骤2： 在正交线的交点放置移动终端， 沿模拟电缆方向拍摄 图像， 观察模拟电缆线是 否出现在图像内， 若没有出现在界面内， 则需重新获取 各个标记参 考点的地理位置坐标； 步骤3： 检测参考点在移动终端在显示屏上的位置坐标， 尽可能多的使前方标记参考点 被相机拍摄到， 并根据焦点检测算 法检测标记点， 获得图像内多个 标记点坐标 其中i 表示第i个标记点； 步骤4： 相机的内参数矩阵可由公式1描述， 相机的成像过程可由公式2描述； (1) (2) 其中在公式1中， sx和sy表示在x轴和y轴方向上的放大倍数， θx和 θy表示相机中心坐标， sθ为倾斜因子， f为相机焦距； 在公式2中， 是检测算法获得的若干标记参考点图像坐标 集合的齐次表示， 表示与之对应的地理位置坐标集合的齐 次表示， s表示缩放系数， K表 示公式1中的相机内参数矩阵， R表 示旋转矩阵， SO(3)表 示旋转矩阵所在的特殊正交群， T表 示平移向量； 将参考点的图像坐标和获取的地理位置坐标带入成像公式(2)， 单次成像时可默认移 动终端设备没有运动， 因此旋转矩阵R为单位阵I， 平移向量T为0向量； 此时成像公 式可以化 简为公式3， 将标记参考点坐标和地理信息坐标带入公式(3)， 再由高斯消元法求解相机内 参矩阵K权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114139325 B 2(3) 步骤5： 完成对相机内参数矩阵求解并更新原系统相机内参数进行校准， 更新参数再次 拍摄观察移动终端界面显示的模拟地下电缆是否与图像中的标记点一致， 若不一致重复步 骤4， 并使用多次拍摄数据构建方程组求得最小二乘解； 步骤6： 移动终端缓慢旋转90 °拍摄于另一条正交模拟电缆， 矫正移动终端现实系统的 内外参数， 满足旋转过程中有尽可能多的标记点被观察到， 在旋转过程中同一标记参考点 被当前帧记录的图像坐 标为C1， 被前一帧记录标记参考点为C0， 则从前一帧到当前帧移动终 端设备的运动状态可由旋转矩阵R1和平移矩阵T1描述， 且满足公式4: 其中 表示平移向量T的反对称 矩阵； 为了方便求解姿态变换矩阵， 这 里令 则 方程可改写为 等价于公式5 其中 表示克罗内克积， 表示矩阵向量化； 矩阵的零空间对应原公式的解， 可由奇异值分解法解得矩阵E， 进一 步分解得到 旋转和平 移矩阵； 步骤7： 旋转90 °整个过程的旋转平移矩阵(外参数矩阵)可由每一帧的旋转平移矩阵叠 加得到,见公式6： 其中i表示当前帧为第i帧， Ri， Ti表示i‑1帧到第i帧的旋转平移变换， R， T表示从0时刻 开始到当前第n帧的总体旋转和平移变换； 将旋转过程中可观测到的标记参考点以及对应 的地理位置坐标和以及R,T 带入成像公 式2构建方程， 求得相机参数的最小二乘解作为更新 参数； 以此提高系统的静态准确度和动态准确度 步骤8： 观察更新参数后所得模拟地下电缆图像是否与地面标记参考点一致， 若不一致 重复步骤6,7； 步骤9： 沿模拟地下电缆方向后退， 使模拟地下电缆相交位置逐渐显示在移动终端显示 器上； 观察是否有横向和纵向模拟地下电缆线显示在移动终端上， 若模拟地下电缆正常显 示则完成矫正， 若显示地下电缆与标记参考点不一致， 重新检测图像中的参考点的坐标， 按 照步骤7方法更新相机内外参数， 重复步骤3 ‑9。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114139325 B 3