[發(fā)明專利]一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611203878.0
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106803271B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅元泰;呂傳龍;周劍;張小苗
• 申請（專利權(quán)）人: 成都通甲優(yōu)博科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80
• 代理公司: 成都市集智匯華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51237
• 代理人: 李華;溫黎娟

本發(fā)明公開了一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法及裝置，通過將多相機視覺導(dǎo)航無人機中相鄰的兩個單目攝像機分為一組，作為雙目攝像機組，確定雙目攝像機組中各單目攝像機的相對位置關(guān)系；采用雙目攝像機構(gòu)，構(gòu)建雙目攝像機組的全局SLAM地圖，并確定各雙目攝像機組相對于參考坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；將分組相機得到的多個地圖合并為完整的地圖；對地圖進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的輸出參數(shù)。本發(fā)明所提供的方法及裝置，簡單易行，避免了復(fù)雜的標定塊選取過程，標定過程中建立的連續(xù)全局地圖可以用于無人機的視覺定位與導(dǎo)航，減少了系統(tǒng)實時計算的算法復(fù)雜度，簡化了傳統(tǒng)標定方法的操作流程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器視覺技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法及裝置。

背景技術(shù)

基于多相機視覺導(dǎo)航的無人機是一種利用視覺導(dǎo)航的微型飛行機器人，具有飛行靈活、可懸停、視野廣闊等諸多優(yōu)點，有著良好的應(yīng)用與研究價值。相比于單目，使用多目立體視覺攝像機可以減少單目攝像機路徑規(guī)劃的約束問題，可以提取更多圖像特征，同時可以進行尺度測量。由于無人機的導(dǎo)航與速度推算依賴于其準確的定位與地圖信息，因此需要對無人機視覺系統(tǒng)的標定和定位構(gòu)圖方法進行研究。

傳統(tǒng)的多相機無人機視覺攝像機采用棋盤格標定塊等方法進行視覺標定，需要多目具有共同的視野區(qū)域，而不滿足共同視野區(qū)域時轉(zhuǎn)換關(guān)系復(fù)雜，精度難以保障。對于飛行器而言，相機安裝方式需要經(jīng)常調(diào)節(jié)，飛行操控難以絕對平穩(wěn)，傳統(tǒng)的標定更加難以適用于飛行器多相機系統(tǒng)。因此，提供一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法及裝置是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法及裝置，以解決現(xiàn)有多相機無人機標定實施過程復(fù)雜、精度低的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種視覺導(dǎo)航無人機的攝像機標定方法，包括：

將多相機視覺導(dǎo)航無人機中相鄰的兩個單目攝像機分為一組，作為雙目攝像機組，確定所述雙目攝像機組中各單目攝像機的相對位置關(guān)系；

采用雙目攝像機構(gòu)，構(gòu)建所述雙目攝像機組的全局SLAM地圖，并確定各所述雙目攝像機組相對于參考坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

將分組相機得到的多個地圖合并為完整的地圖；

對所述地圖進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的輸出參數(shù)。

可選地，所述確定所述雙目攝像機組中各單目攝像機的相對位置關(guān)系包括：

利用棋盤格標定的方法，標定出每個攝像機的內(nèi)部參數(shù)，分別確定每個攝像機相對于棋盤的姿態(tài)，進一步確定各單目攝像機的相對位置關(guān)系。

可選地，所述采用雙目攝像機構(gòu)，構(gòu)建所述雙目攝像機組的全局SLAM地圖包括：

對于雙目攝像機組{C_i,C_i+1}，選定C_i為分組攝像機S_i的基準，建立視覺里程計地圖，利用稀疏光束平差法優(yōu)化相機位置信息；

選定C_i為進行回環(huán)檢測的相機，利用DBoW2詞袋的方法，構(gòu)建詞袋樹，確定回環(huán)信息；

在回環(huán)檢測完成圖的構(gòu)建之后，利用圖優(yōu)化的方法根據(jù)已建立的約束關(guān)系求解最優(yōu)的位姿序列。

可選地，所述確定各所述雙目攝像機組相對于參考坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系包括：

采用手眼標定方法，確定各所述雙目攝像機組相對于參考坐標系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。

可選地，對所述地圖進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的輸出參數(shù)包括：

運用全局的光束平差法對包含相機系統(tǒng)的內(nèi)部參數(shù)、外部參數(shù)、相機位置信息和3D圖像的全局變量進行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的輸出參數(shù)；