[发明专利]基于多源信息融合的非合作目标相对导航运动估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于多源信息融合的非合作目标相对导航运动估计方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立双目视觉相机与三维激光扫描仪的联合标定模型；

(2)采用双目视觉相机与三维激光扫描仪的联合标定模型，将激光扫描仪坐标系下的点集转换成相机坐标系下，构造两组点集匹配的误差函数，采用ICP算法优化两组点集匹配的误差函数，实现双目相机与三维激光扫描仪联合标定；

(3)目标双目视觉相机拍摄非合作目标，在步骤(2)双目视觉相机与三维激光扫描仪联合标定得到的最优的外参数下，获取目标双目视觉相机拍摄的图像坐标与激光扫描目标形成的点云在相机坐标系下坐标；采用插值法，完成目标双目视觉相机拍摄图像与激光扫描仪扫描点云的信息融合所需的深度补偿初值，具体步骤如下：

(3.1)目标双目视觉相机拍摄非合作目标，激光点云重投影在图像系中形成的重投影点l₁必然位于相机成像的某四个像素点c₁、c₂、c₃、c₄中，重投影点l₁在相机坐标系中的坐标为l₁：(x_l1 y_l1 z_l1)；

(3.2)将双目视觉相机拍摄的非合作目标的两幅图像恢复得到的像素点在相机坐标系的坐标为c₁：(x_c1 y_c1 z_c1)、c₂：(x_c2 y_c2 z_c2)、c₃：(x_c3 y_c3 z_c3)、c₄：(x_c4 y_c4 z_c4)；

(3.3)采用线性插值方法，对四个像素点c₁、c₂、c₃、c₄对应深度z方向坐标插值得到l₁点的z坐标；

(3.4)根据视觉成像的四个像素点c₁、c₂、c₃、c₄插值得到的l₁处的估计深度坐标通过与激光扫描点的重投影坐标l₁：(x_l1 y_l1 z_l1)中的z_l1进行比对，得到l₁处的深度补偿量Δz_l1，即目标双目视觉相机拍摄图像与激光扫描仪扫描点云的信息融合所需的深度补偿初值；

(4)对步骤(3)的深度补偿初值进一步采用插值法，完成视觉图像的像素点的深度补偿；

(5)通过步骤(4)的结果，估计非合作目标的转动情况。

2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合的非合作目标相对导航运动估计方法，其特征在于步骤(1)建立双目视觉-三维激光扫描测量系统的联合标定模型，具体步骤如下：

(1.1)设定坐标系O_c-X_cY_cZ_c为相机坐标系，O_l-X_lY_lZ_l为激光扫描仪坐标系，有空间点P在O_c-X_cY_cZ_c与O_l-X_lY_lZ_l坐标系中坐标分别为(X_c Y_c Z_c)与(X_l Y_l Z_l)；

(1.2)建立双目视觉-三维激光扫描测量系统的联合标定模型，即双目视觉坐标系和激光扫描仪坐标系的转换关系如下：

其中：R为从激光扫描仪坐标系到相机坐标系的坐标变换矩阵；T为从激光扫描仪坐标系到相机坐标系的平移矢量。