[发明专利]一种空间目标相对导航视觉测量系统在轨自标定方法

权利要求书

1.一种空间目标相对导航视觉测量系统在轨自标定方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立相机1坐标系和相机2坐标系，并建立空间目标相对导航视觉测量系统模型；

(2)在相机1、相机2拍摄的到图像序列中的一组对应图像中，对同一特征点对应的两图像点，得到空间目标相对导航视觉测量系统内外参数的表达式；

(3)通过旋转矩阵的特性得到内外参数表达式的理想约束方程；

(4)构造理想约束方程的误差函数作为目标函数，通过粒子群算法优化初步获得空间目标相对导航视觉测量系统的部分参数，构造目标函数，以n个点对使得目标函数取得最小值为优化目标，通过粒子群算法优化得到相机内外的部分参数；

(5)基于空间目标相对导航视觉测量系统内外参数表达式，获取坐标变换矩阵的值；取对应目标上同一特征点的相互匹配的图像点对，得到两图像点坐标基于旋转矩阵变换方程；

(6)基于旋转矩阵约束方程获取部分参数，进一步基于旋转矩阵变换方程获取旋转矩阵R，在轨实现以上参数的求解，并且求解方程都依据图像序列完成，即实现了在轨自标定。

2.根据权利要求1所述的一种空间目标相对导航视觉测量系统在轨自标定方法，其特征在于：所述步骤(1)中建立相机1坐标系和相机2坐标系的具体过程为：

相机1坐标系X_c1Y_c1Z_c1原点在相机1光心，Z_c1沿摄像机光轴垂直成像平面，X_c1与Y_c1分别平行相机1拍摄到的图像长宽方向；相机2坐标系X_c2Y_c2Z_c2原点位于相机2光心，相机2坐标系与相机1坐标系平行，Z_c2沿摄像机光轴垂直成像平面，X_c2与Y_c2分别平行图像长宽方向。

3.根据权利要求2所述的一种空间目标相对导航视觉测量系统在轨自标定方法，其特征在于：所述步骤(1)中建立空间目标相对导航视觉测量系统模型包括：目标点从相机1坐标系到图像坐标系的坐标变换方程

目标点从相机2坐标系到图像坐标系的坐标变换方程

目标点从世界坐标系到相机1坐标系的坐标变换方程

目标点从世界坐标系到相机1坐标系的坐标变换方程

其中i＝1，2：

u_i为相机i图像上的横坐标；

v_i为相机i图像上的纵坐标；

f_i为相机i的焦距；

λ_i为相机i坐标系到图像坐标系的坐标变换方程的因子；

u_i0为相机i图像上主点的横坐标；

v_i0为相机i图像上主点的纵坐标；

X_ci、Y_ci、Z_ci为目标点在相机i坐标系内的坐标系；

R_i为从世界坐标系到相机i坐标系的坐标变换矩阵；

T_i从世界坐标系到相机i坐标系的平动矢量；

X_w、Y_w、Z_w为目标点在世界坐标系坐标。

4.根据权利要求2或3所述的一种空间目标相对导航视觉测量系统在轨自标定方法，其特征在于：所述步骤(2)中对同一特征点对应的两图像点得到空间目标相对导航视觉测量系统内外参数的表达式具体为：

其中：

为相机i的内参数；

R_i、T_i为相机的外参数。