[發(fā)明專利]一種基于視覺誤差補(bǔ)償?shù)牡刭|(zhì)災(zāi)害未知環(huán)境組合導(dǎo)航方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010933698.8
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN112068168A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張子騰;盛傳貞;張京奎;惠沈盈;魏海濤;蔚保國;王垚;易卿武
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
• 主分類號(hào): G01S19/40
• 分類號(hào): G01S19/40;G01S19/48;G01S19/07;G01S19/10;G06T7/80
• 代理公司: 河北東尚律師事務(wù)所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種基于視覺誤差補(bǔ)償?shù)牡刭|(zhì)災(zāi)害未知環(huán)境組合導(dǎo)航方法，其特征在于，利用單目視覺求解救援平臺(tái)相對運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，融合相對定位信息進(jìn)行衛(wèi)星導(dǎo)航定位誤差補(bǔ)償，最終得出高精度、可信定位結(jié)果；具體包括如下步驟：

(1)基于連續(xù)序列圖像特征跟蹤獲取候選關(guān)鍵幀，利用候選關(guān)鍵幀計(jì)算相機(jī)姿態(tài)變換矩陣；

(2)構(gòu)建一階馬爾科夫模型，基于一階馬爾科夫模型進(jìn)行視覺輔助北斗誤差補(bǔ)償；

(3)構(gòu)建衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)觀測信息的可信區(qū)間，基于信任函數(shù)對觀測量權(quán)重取值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺誤差補(bǔ)償?shù)牡刭|(zhì)災(zāi)害未知環(huán)境組合導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟(1)的具體方式如下：

(101)利用基于梯度的運(yùn)動(dòng)統(tǒng)計(jì)方法獲取圖像序列特征匹配，依次統(tǒng)計(jì)序列圖像特征匹配跟蹤數(shù)目，也就是視圖中某一特征點(diǎn)在序列圖像中連續(xù)匹配的數(shù)目，記錄視圖中最大的跟蹤特征數(shù)目，選取連續(xù)序列中包含最多特征跟蹤數(shù)目的視圖作為候選的關(guān)鍵幀；

(102)相機(jī)的內(nèi)參數(shù)為{f_x,f_y,s,c_x,c_y}，其中，s表示相機(jī)的扭曲，f_x,f_y表示相機(jī)的焦距，c_x,c_y表示圖像主點(diǎn)；相機(jī)的外參數(shù)為{R,t}，其中，R為旋轉(zhuǎn)矩陣，t為平移向量；

(103)選用針孔模型進(jìn)行相機(jī)姿態(tài)變換求解，它由一個(gè)限定尺度的3×4投影矩陣表示；將3×4的投影矩陣P分解成一個(gè)3×3的上三角矩陣K和一個(gè)3×4的轉(zhuǎn)移矩陣[R|t]的乘積：

其中，r₁₁,r₁₂,r₁₃,r₂₁,r₂₂,r₂₃,r₃₁,r₃₂,r₃₃為旋轉(zhuǎn)矩陣R的元素，t_x,t_y,t_z為平移矩陣t的元素；

(104)假定X₁＝[x₁,y₁,1]^T,X₂＝[x₂,y₂,1]^T為兩幅關(guān)鍵幀對應(yīng)匹配點(diǎn)對的歸一化坐標(biāo)，定義描述圖像姿態(tài)變換的基礎(chǔ)矩陣基礎(chǔ)矩陣F包含相機(jī)的內(nèi)外參數(shù)信息，并對F各元素進(jìn)行重組變換為列矢量形式，即：

f＝[f₁₁ f₁₂ f₁₃ f₂₁ f₂₂ f₂₃ f₃₁ f₃₂ f₃₃]^T，

對于穩(wěn)定存在的匹配點(diǎn)對(X₁,X₂)，由對極幾何約束X₁^TFX₂＝0，有：

[x₁x₂,x₁y₂,x₁,y₁x₂,y₁y₂,y₁,x₂,y₂,1]·f＝0

(105)選擇8對匹配點(diǎn)，經(jīng)代數(shù)變換構(gòu)成線性方程組，滿足：

Af＝0

其中，

A為8×9的矩陣；

(106)根據(jù)矩陣的唯一性，所有解向量f參數(shù)存在比例因子；為了確定標(biāo)準(zhǔn)解，加入約束條件||f||＝1，此條件滿足f作為A^TA的最小特征值所對應(yīng)的特征向量；A的奇異值分解為A＝UDV^T，其中：

V＝[v₁,v₂,v₃,v₄,v₅,v₆,v₇,v₈,v₉]，對應(yīng)f＝v₉，從而求出基礎(chǔ)矩陣F；

(107)定義本質(zhì)矩陣E：

E＝K^TFK

利用奇異值分解求解第二幅圖像外參數(shù)：

E＝UDV^T

其中U,V分別是3×3的正交陣，D為3×3的對角陣，其形式為：

對給定的一個(gè)本質(zhì)矩陣E＝Udiag(1,1,0)V^T，由第一幅圖像的相機(jī)投影矩陣P₁＝K[I,0]推導(dǎo)第二幅圖像的投影矩陣P₂，至此，獲取關(guān)鍵幀間的相機(jī)姿態(tài)變換。