[發(fā)明專利]適用于機器人導航的視覺與衛(wèi)星定位傳感器聯(lián)合校準方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310410633.5
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103438906A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 孫作雷;張波;黃平平;曾連蓀;朱大奇
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01S19/23
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 包姝晴

1.一種適用于機器人導航的視覺與衛(wèi)星定位傳感器聯(lián)合校準方法，其特征在于，包含以下步驟：

第一步，按照特定方式在移動機器人上裝配視覺傳感器和衛(wèi)星定位傳感器天線，該特定方式是指能確保后續(xù)作業(yè)中衛(wèi)星定位傳感器天線的中心點在視覺傳感器所觀測的每幀圖像中都是可見的裝配方式；

第二步，提取視覺傳感器的前期校正結果用于后續(xù)步驟；

第三步，測量視覺傳感器與衛(wèi)星定位傳感器天線之間的直線距離；

第四步，使用視覺傳感器采集一幀圖像，獲取衛(wèi)星定位傳感器天線中心點在該幀圖像所對應的相面坐標系m中的坐標；所述相面坐標系m是該幀圖像中對應存在的一個二維坐標系，其原點位于該幀圖像的左上角；任意一點在所述相面坐標系m中的坐標，通過該點在沿橫軸u和沿縱軸v方向距離該相面坐標系m原點有多少個像素點單位來表示；

第五步，求取衛(wèi)星定位傳感器天線中心點在相機中心坐標系中的坐標的絕對值；所述相機中心坐標系，其原點為相機成像中心，即光心，x軸指向攝像頭前方，y軸指向左方，z軸指向相機上方；

第六步，確定衛(wèi)星定位傳感器天線中心點在相機中心坐標系中的坐標的各項的正負；

第七步，確定相機中心坐標系的原點在等效坐標系k中的坐標；該等效坐標系k原點為衛(wèi)星定位傳感器天線中心，該等效坐標系k坐標軸與相機中心坐標系坐標軸平行；

所述的第一步至第七步，在移動機器人作業(yè)之前進行一次；

第八步，在移動機器人作業(yè)過程中的每個采樣時刻都要進行本步驟；

即，基于每個采樣時刻衛(wèi)星定位傳感器測得的經度、緯度和高度，求取相機中心坐標系原點的經度、緯度和高度：該求取過程中包含基于GPS的地心地固坐標系e下的大地坐標，求得相機中心點的大地坐標；基于本步驟的計算結果，將后續(xù)視覺傳感器所有觀測的數(shù)值都轉換為地心地固坐標系e下的大地坐標，實現(xiàn)對視覺傳感器和衛(wèi)星定位傳感器的聯(lián)合校準；其中，所述地心地固坐標系e中，以地球球心為原點，x軸指向本初子午線，y軸指向東經90度，z軸與地球自轉軸重合，指向北極；大地坐標，用經度λ,緯度高度h表示。

2.如權利要求1所述的聯(lián)合校準方法，其特征在于，

所述的第二步中，視覺傳感器的前期校正結果包含固有矩陣K：

K=αuαθu00αvv0001,]]>

從校正后的固有矩陣K中的相應位置分別提取參數(shù)u₀、v₀、α_u和α_v:其中，u₀和v₀表示光心在相面坐標系m中沿橫軸u和縱軸v方向的坐標；α_u表示相機的焦距長度相對于多少個沿橫軸u方向上的像素單位；α_v表示相機的焦距長度相對于多少個沿縱v方向上的像素單位。

3.如權利要求2所述的聯(lián)合校準方法，其特征在于，

所述的第三步中，測量的一端是第一步中特定方式裝配好的衛(wèi)星定位傳感器天線中心點處，測量的另一端是視覺傳感器的中心，測量二者之間的直線距離，記為r。