[发明专利]一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法及系统

权利要求书

1.一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法，其特征在于：包括以下步骤：

将彩色棋盘格立体标定物放置到待拍摄场景内，所述彩色棋盘格立体标定物为封闭式立体结构，所述彩色棋盘格立体标定物包含有至少一个顶面和一个侧面，所述彩色棋盘格立体标定物的每个表面采用彩色与白色相间、彩色与黑色相间、不同彩色相间或黑色与白色相间的棋盘格图案且任意相邻两个表面的棋盘格图案的颜色组合均不相同；

采用无人机至少从3个不同的方位拍摄彩色棋盘格立体标定物的图像；

根据拍摄的彩色棋盘格立体标定物的图像采用灭点理论线性求解出无人机摄像机内参数；

根据无人机摄像机内参数采用坐标投影变换方法确定无人机摄像机的空间位置和图像几何约束关系；

所述根据拍摄的彩色棋盘格立体标定物的图像采用灭点理论线性求解出无人机摄像机内参数这一步骤，其包括：

确定无人机摄像机的模型以及空间点齐次坐标与图像点齐次坐标的映射关系：若无人机摄像机的模型为针孔相机模型，则任一空间点P的空间点齐次坐标M与图像点齐次坐标m的映射关系表达式为：λm＝K[RT]M，其中，λ为给定的比例因子，K为无人机摄像机的内参数矩阵，R为世界坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵，T为世界坐标系到摄像机坐标系的平移向量；

根据拍摄的彩色棋盘格立体标定物的图像和灭点理论的约束方程，采用最小二乘法和张正友平面标定法线性求解出无人机摄像机的内参数矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法，其特征在于：所述彩色棋盘格立体标定物包括但不限于正方体、长方体、六棱柱、半球体和圆柱。

3.根据权利要求1所述的一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法，其特征在于：所述彩色棋盘格立体标定物表面的棋盘格图案的颜色组合方式为彩色棋盘格立体标定物的表面采用彩色与白色相间的棋盘格图案，相邻表面采用不同彩色；若彩色棋盘格立体标定物为规则多面体构成的立体标定物，则其需要的非白色颜色总数Q满足条件：3≤Q≤maxPi，其中，maxPi＝max{Pi|i＝1，2，…，b}，b为彩色棋盘格立体标定物的角点数，且b＜e，e为彩色棋盘格立体标定物的总面数，Pi为彩色棋盘格立体标定物中的任意一个角点i对应的包含该角点的面数，maxPi为彩色棋盘格立体标定物的最多共角点平面数；若彩色棋盘格立体标定物为没有角点的规则立方体，则其所需的颜色数与其表面数相同。

4.根据权利要求1所述的一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法，其特征在于：所述彩色棋盘格立体标定物的顶面采用红色与白色相间或红色与黑色相间的棋盘格图案，所述彩色棋盘格立体标定物的侧面采用红色以外的彩色与白色相间或黑色与白色相间的棋盘格图案。

5.根据权利要求1所述的一种基于彩色立体标定物的无人机标定方法，其特征在于：所述彩色棋盘格立体标定物的底面安装有四个可调节衬脚或者球台形托盘，所述彩色棋盘格立体标定物的顶部嵌入有气泡水平仪。