[發明專利]一種月球車雙目視覺導航系統標定方法

有效

• 申請號: 200910236857.2
• 申請日: 2009-11-04
• 公開（公告）號: CN101876555A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 李春艷;王立;盧欣;范生宏;李曉;周建濤;劉淑娟
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種月球車雙目視覺導航系統標定方法，其特征在于：包括相機內參數的標定步驟和相機外參數的標定步驟為；

相機內參數的標定步驟為：

(1)建立包含回光反射測量標志與編碼標志的標定裝置，得到該標定裝置的坐標系，利用測量系統對標定裝置上的回光反射測量標志與編碼標志進行測量，得到標定裝置上回光測量反射標志和編碼標志的三維坐標作為控制點坐標，然后將控制點坐標轉換到該標定裝置坐標系下，得到標定裝置坐標系下的控制點坐標；

(2)利用兩臺待標定相機分別對步驟(1)中建立的標定裝置進行至少四個位置的正直拍照，兩臺待標定相機對每個位置完成正直拍照后，將兩臺待標定相機旋轉90°再次分別對標定裝置的至少四個位置進行拍照，每張照片中至少包含四個編碼標志點；

(3)利用步驟(1)得到的標定裝置坐標系下的控制點坐標，分別對步驟(2)中左、右兩個待標定相機拍攝的照片進行圖像處理，得到控制點在兩個待標定相機拍攝的像平面下的像點坐標，利用控制點坐標和兩個像點坐標采用共線方程分別計算出兩個待標定相機各自的內參數以及兩個待標定相機相對于標定裝置在各個位置的外參數；

相機外參數的標定步驟為：

(a)利用經緯儀測量系統建立經緯儀測量系統坐標系，利用經緯儀測量系統對兩個待標定相機上的立方鏡分別進行準直，得到兩個立方鏡在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標；

(b)利用經緯儀測量系統對標定裝置中的回光測量反射標志和編碼標志進行測量，得到回光反射測量標志和編碼標志在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標；

(c)對回光反射測量標志和編碼標志在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標和回光反射測量標志和編碼標志在標定裝置坐標系下的三維坐標進行公共點轉化，得到標定裝置坐標系與經緯儀測量系統坐標系的轉換關系，利用此轉換關系將兩個立方鏡在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標轉換成兩個立方鏡在標定裝置坐標系下的三維坐標，建立兩個待標定相機的立方鏡坐標系；

(d)利用步驟(3)得到的兩臺待標定相機相對于標定裝置在各個位置的外參數，根據兩個立方鏡在經緯儀測量系統坐標系下的三維坐標和立方鏡在標定裝置坐標系下的三維坐標的公共坐標轉化關系，分別標定出兩臺待標定相機各自在其立方鏡坐標系下的外參數。

2.根據權利要求1所述的一種月球車雙目視覺導航系統標定方法，其特征在于：所述的標定裝置包含標定框架、回光反射測量標志(4)、編碼標志(5)和環形光源；標定框架包括主框架(1)、大小相同的左輔助框架(2)和右輔助框架(3)，其中主框架(1)、左輔助框架(2)與右輔助框架(3)均為長方體結構，主框架(1)、左輔助框架(2)和右輔助框架(3)三者的高度和寬度均相同，左輔助框架(2)和右輔助框架(3)與主框架(1)之間的夾角均為鈍角，三個框架的長度之和l與標定相機距主框架的距離h之間的關系為l＝2htan(w)，主框架的長度和高度均等于標定相機距主框架的距離，在標定框架的前表面和后表面上交錯設置多列安裝條框(6)，前表面或后表面兩列安裝條框之間的間距均為主框架(1)長度的1/10-1/8，每列安裝條框(6)上設置多個回光反射測量標志(4)，兩個回光反射測量標志(4)之間的距離為主框架(1)長度的1/20-1/18，在每列回光反射測量標志(4)中設置至少一個點狀編碼標志(5)，環形光源由兩組LED光源組成設置在標定框架的前方位置，每組環形光源內安裝標定相機，每組環形光源包括六個均布的LED光源，w為導航系統相機視場角的一半。