[發明專利]月球車避障系統激光點陣器標定方法

有效

• 申請號: 201010188477.9
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN101832772A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 范生宏;范欽紅;陳小婭;李春艷;王立;龔德鑄;周建濤
• 申請（專利權）人: 鄭州辰維科技有限公司;北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C11/02
• 分類號: G01C11/02;G01C25/00
• 代理公司: 鄭州天陽專利事務所(普通合伙) 41113
• 代理人: 聶孟民

一、技術領域

本發明涉及航天攝影測量，特別是一種月球車避障系統激光點陣器標定方法。

二、背景技術

月球車視覺避障系統主要由兩臺避障相機與激光點陣器組成，激光點陣器由18條激光束組成，通過避障相機對激光點陣器的激光點進行成像，獲取投射點的三維信息、計算障礙物在月球車坐標系下的位置，實現月球車的自動避障功能。在此過程中，激光點陣器在避障相機坐標系下的參數精度與點陣器光路表述方程準確性直接影響三維恢復精度。所以對激光點陣器內的18條激光束和激光點陣器基準鏡坐標系的關系，以及18條激光束和避障相機基準鏡坐標系之間的關系精確標定非常重要，決定月球車能否實現自動避障功能。那么，如何實現月球車避障系統激光點陣器的標定呢？

三、發明內容

針對上述情況，本發明之目的就是提供一種月球車避障系統激光點陣器標定方法，可有效解決對激光點陣器內的18條激光束和激光點陣器基準鏡坐標系的關系，以及18條激光束和避障相機基準鏡坐標系之間的關系精確標定的問題，其解決的技術方案是，由以下步驟實現：

1、用攝影測量相機對激光點拍照；2、對所拍攝的圖像進行處理，得到兩張照片上標志點的像點坐標；3、利用攝影測量相機的內參數進行三角測量，得到三維坐標；4、利用步驟2處理過的照片得到激光點在雙相機攝影測量系統下三維坐標；5、建立雙相機和支架上標志點和坐標系之間關系；6、由步驟4、步驟5建立激光點在支架標志點坐標系下坐標；7、建立經緯儀坐標系；8、確立經緯儀坐標系和支架上標志點坐標系關系；9、確立經緯儀坐標和點陣器基準鏡坐標系關系；10、建立激光點在經緯儀坐標系下坐標；11、建立激光點在基準鏡坐標系下坐標，進而完成整個對月球車避障系統激光點陣器的標定。

本發明首次用雙相機攝影測量配合電子經緯儀系統的方法，對激光點陣器18條紅外光束與激光點陣器基準鏡坐標系下的關系進行標定，標定速度快，避免了在標定過程中光束的不穩定問題；精度高，方法簡單，易操作，有效用于技術數字攝影測量、計算機視覺等領域。

四、附圖說明

圖1為本發明的點陣器標定示意圖(其中，1、2、3為電子經緯儀，4為待測定激光點陣器，5為光束，6為基準鏡，7為雙相機測量系統)。

圖2為本發明的標定方法流程圖。

圖3為本發明相對方位元素圖。

圖4為本發明立體像對圖。

圖5為本發明基準鏡坐標系圖。

五、具體實施方式

以下結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

由圖1給出，針對激光點陣器待標定部件組成及相關標定技術要求。對其標定主要是對激光點陣器光束和激光點陣器基準鏡之間關系的標定，所用設備包括測量相機、測量相機支架、電子經緯儀，從圖1中可以看出，激光光束光路標定沒有直接方法，只能采用間接方法來實現，圖1為具有一定發散角度的激光光束，光路標定就是要標定出發散光中心在基準鏡坐標系下的直線方程；

為了確定激光光束中心方向，只能通過確定光束產生光斑中心一系列三維坐標，然后通過直線擬合方法完成光路中心所在直線的描述；

激光點陣器的光路描述方程標定是一個復雜的過程，不能單獨實現對激光點陣器的標定，必須把兩種以上的測量設備進行整合，配上激光點陣器標定軟件，才能夠完成對該任務的標定。因此，由圖2所示，在具體實施中是由以下步驟實現的：

1、用攝影測量相機對激光點拍照，將雙相機固定在測量相機專用支架上，在開始標定點陣器之前，對兩臺相機內參數標定，然后再對雙相機的相對參數進行標定，組成雙相機測量系統。沿一條光束光路方向上取點，利用已經標定好的雙相機攝影測量系統對激光點的光斑進行成像拍攝；

內參數標定過程：

相機的內參數包括徑向畸變、偏心畸變、像平面內畸變和內方位元素不準確引起的畸變的總和，這些內部參數所引起的像點坐標偏差稱之為像點的系統誤差，寫成下式：