[发明专利]宽基线可见光相机位姿估计方法

权利要求书

1.一种宽基线可见光相机位姿估计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用张氏标定法对各个相机进行内参数标定：使用黑白相间的二维棋盘格作为内参数标定靶标，将相机放置于10-15个不同位姿并拍摄靶标，所得图像作为标定用图像，在标定用图像上执行角点检测，根据单应矩阵H建立角点在标定用图像和棋盘格的对应关系，对单应矩阵H进行分解并利用向量r₁，r₂的单位正交性对相机的内参数矩阵K进行初始估计，然后用非线性优化方法对K进行精确估计并对相机进行标定：

uv1=HXY1=Kr1r2tXY1]]>

其中u，v为角点的像素坐标，X，Y为角点在棋盘格上的空间坐标，r₁，r₂，t为棋盘格的位置姿态；

步骤2：计算基准点的在世界坐标系中的坐标：选择8个基准点设置在跑道上，其中基准点2指向基准点1的方向为Y轴正方向，并以两基准点的中点定位为无人机的拟定着陆点，即世界坐标系原点，沿跑道方向为X轴，竖直向上为Z轴，坐标系满足右手坐标规则；在基准点位置放置全站仪的棱镜，使用全站仪精确测量8个基准点在全站仪坐标系下的坐标，计算全站仪坐标系与世界坐标系在XoY平面的二维旋转与平移变换，所述的旋转矩阵R：

R=cos(θ)sin(θ)-sin(θ)cos(θ)]]>

θ=arccos(p21pY||pY||)]]>

其中p₂₁为基准点1、2两点连线的中点，p_Y为世界坐标系Y轴方向的方向向量，θ为旋转的角度；

所述的平移向量T：

T=-X1+X22-Y1+Y220]]>

其中[X₁ Y₁ Z₁]^T为基准点1的在全站仪坐标系下的坐标，[X₂ Y₂ Z₂]^T为基准点2在全站仪坐标系下的坐标；

步骤3：获取基准点的图像坐标：在8个基准点处放置合作标志灯，利用可见光相机对合作标志灯进行拍摄并采用手工选点的方式获取基准点的图像坐标；

步骤4：利用DLT算法计算基准点平面与摄像机成像平面之间的单应变换H，将单应矩阵H分解为旋转矩阵R和平移向量T，通过Levenberg-Marquardt优化算法求取R和T的精确值。

2.根据权利要求1所述的宽基线可见光相机位姿估计方法，其特征在于所述的8个基准点选取方式如下：

基准点1、2：基准点2指向基准点1的方向为Y轴正方向，基准点1、2两点连线l₁₂中点为世界坐标系原点，l₁₂长度为8m；

基准点3、4：基准点3、4的连线l₃₄与基准点1、2的连线l₁₂平行，l₁₂与l₃₄之间的垂直距离为30m，l₃₄长度为8m；

基准点5、6：基准点5、6的连线l₅₆与基准点1、2的连线l₁₂平行，l₁₂与l₅₆之间的垂直距离为60m，l₅₆长度为8m；

基准点7、8：基准点3、4的连线l₇₈与基准点1、2的连线l₁₂平行，l₁₂与l₇₈之间的垂直距离为100m，l₇₈长度为8m。