[发明专利]无人旋翼机仿生着陆系统的摄像机外参数在线自标定方法

权利要求书

1.一种无人旋翼机仿生着陆系统的摄像机外参数在线自标定方法，其特征在于解决旋翼机下降过程中立体视觉的盲区问题，提高无人旋翼机的着陆精度，其实现操作步骤如下：

1)内参数标定：对标定图像进行拍摄，获取图像，计算出标定图像的图像坐标，带入计算公式获取内部参数，内部参数一旦标定将不再改变；

2)外参基线标定：在得到内部参数后，将两个摄像机固定到旋翼机机载，离线标定出两个摄像机光心之间的距离B；

3)外参数在线自标定：无人旋翼机着陆过程中，PC机采集卡对两个摄像机的图像进行采集，提取特征点，计算其特征点图像的偏移量，并对此偏移量补偿后，获取此时的高度信息和云台夹角信息；当无人机继续下降，重复以上步骤，实现无人旋翼机自主着陆的实时控制；

所述步骤1)内部参数标定采用下列三个具体步骤：

(1)拍摄标定图像；

(2)将图像坐标代入五个内部参数计算公式：

其中五个内部参数为焦距f与像素点在图像坐标u方向宽度的比值k_u、焦距f与像素点在图像坐标v方向宽度的比值k_v、图像平面不垂直光轴产生的畸变因子s、光轴与图像平面交点坐标p_u和p_v，其中(u_0z，v_0z)，(u_1z，v_1z)，(u_2z，v_2z)分别为点A₀、A₁、A₂对应的图像坐标，A₀、A₁、A₂三点为三个平板网格交点；

(3)获取内部参数，左右摄像机的内部参数相同，且一旦确定就将不再改变；

所述步骤2)外参基线标定的具体操作步骤如下：

(1)将两个摄像机固定到旋翼机机载上，拍摄标定块； 

(2)匹配左右图像的对应点；

(3)选取八个对应点，计算八个对应点在左右摄像机上的图像坐标；

(4)利用基线约束方程及所求的八个坐标点的图像坐标计算出基线；所述的基线约束方程为：

其中，θ为摄像机转过的视轴夹角，(X_R，Y_R)，(X_L，Y_L)是左右两幅图像上的对应点的图像坐标，(s，k_u，k_v，p_u，p_v)为摄像机的内部参数；B为两摄像机光心间的距离，

所述步骤3)外参数在线自标定采用以下操作步骤实现：

(1)通过PC机采集卡对左右摄像机所拍摄到的着陆目标图像进行采集；

(2)对所采集到的着陆目标图像进行预处理；

(3)提取左右图像中相应的特征点；

(4)计算特征点图像的偏移量；

(5)对特征点图像的偏移量进行补偿；

(6)实时提取左右两个摄像机的高度信息与夹角信息；

(7)控制云台转动，摄像机的视轴仿双眼变化；

(8)无人旋翼机继续下降，重复(1)-(7)中的步骤。