[發(fā)明專利]一種立體視覺相對測量系統(tǒng)誤差分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610624246.5
• 申請日: 2016-08-02
• 公開（公告）號: CN106323337B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉宗明;張宇;曹姝清;盧山;王兆龍;陳赟
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 朱成之;苗繪

本發(fā)明公開了一種立體視覺相對測量系統(tǒng)誤差分析方法，包含如下步驟：S1，建立立體視覺相對測量系統(tǒng)的空間三維目標(biāo)點(diǎn)測量模型；S2，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的圖像特征提取精度進(jìn)行分析；S3，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的焦距標(biāo)定精度進(jìn)行分析；S4，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)矩陣標(biāo)定精度進(jìn)行分析；S5，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的平移向量標(biāo)定精度進(jìn)行分析；S6，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的空間三維目標(biāo)點(diǎn)測量綜合誤差分析。本發(fā)明能夠從焦距標(biāo)定精度、立視覺相機(jī)對之間旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量標(biāo)定精度進(jìn)行了分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天器超近距離相對測量技術(shù)，特別屬于一種立體視覺相對測量系統(tǒng)誤差分析方法。

背景技術(shù)

通過在軌服務(wù)，可以利用成本相對較低的在軌服務(wù)飛行器對失效衛(wèi)星進(jìn)行故障元器件的更換，恢復(fù)衛(wèi)星的功能，或進(jìn)行燃料補(bǔ)給，延長其使用壽命。而要完成在軌服務(wù)任務(wù)，首要前提是可以在超近距離服務(wù)期間發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并獲得目標(biāo)的相對狀態(tài)信息提供給控制系統(tǒng)完成相應(yīng)的控制任務(wù)。因此，航天器超近距離相對測量技術(shù)是進(jìn)行在軌服務(wù)任務(wù)的成功與否的關(guān)鍵技術(shù)。

立視覺相對測量是利用兩臺相機(jī)從不同角度同時(shí)獲得目標(biāo)圖像，基于圖像特征點(diǎn)的視差，根據(jù)三角法原理獲得目標(biāo)特征的三維幾何信息，包括方位信息和距離信息。立體視覺相對測量系統(tǒng)的性能主要與相機(jī)性能和參數(shù)，兩臺相機(jī)之間空間位置和被測點(diǎn)與測量系統(tǒng)的位置有關(guān)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，一旦系統(tǒng)標(biāo)定，就必須保持相對固定，相機(jī)的焦距、相機(jī)之間的基線和方位都不能發(fā)生變化，所以，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)乎其能否最大程度發(fā)揮測量性能的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種立體視覺相對測量系統(tǒng)誤差分析方法，不僅僅給出了圖像特征提取精度對測量精度的影響，還分別從焦距標(biāo)定精度、立視覺相機(jī)對之間旋轉(zhuǎn)矩陣和平移向量標(biāo)定精度進(jìn)行了分析，并最終得到了立體視覺相對測量系統(tǒng)空間三維目標(biāo)點(diǎn)測量誤差分析的解析表達(dá)式。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種立體視覺相對測量系統(tǒng)誤差分析方法，其特征在于，包含如下步驟：

S1，建立立體視覺相對測量系統(tǒng)的空間三維目標(biāo)點(diǎn)測量模型；

S2，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的圖像特征提取精度進(jìn)行分析；

S3，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的焦距標(biāo)定精度進(jìn)行分析；

S4，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)矩陣標(biāo)定精度進(jìn)行分析；

S5，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的平移向量標(biāo)定精度進(jìn)行分析；

S6，對立體視覺相對測量系統(tǒng)的空間三維目標(biāo)點(diǎn)測量綜合誤差分析。

所述的立體視覺相對測量系統(tǒng)為水平對稱設(shè)置的第一立體視覺相機(jī)和第二立體視覺相機(jī)。

所述的步驟S1中，設(shè)第一立體視覺相機(jī)o-xyz位于世界坐標(biāo)系的原點(diǎn)處且無旋轉(zhuǎn)，圖像坐標(biāo)系為O_l-X_lY_l，有效焦距為f₁，所述的第二立體視覺相機(jī)坐標(biāo)系為o_r-x_ry_rz_r，圖像坐標(biāo)系為O_r-X_rY_r，有效焦距為f_r，由相機(jī)透視變換模型有：

o-xyz坐標(biāo)系和o_r-x_ry_rz_r坐標(biāo)系之間的相互位置關(guān)系可以通過空間轉(zhuǎn)換矩陣M_lr表示為：

M_lr＝[R T]