[发明专利]基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

三维重建步骤：在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件的安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；

误差计算步骤：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差；所述三维重建步骤包括：

相机标定步骤：对第一相机及第二相机进行标定，得到所述第一相机及所述第二相机的内外参数；

图像获取步骤：基于所述第一相机获取第一图像，基于所述第二相机获取第二图像；其中，所述第一图像和所述第二图像中均包括安装面的图像以及载机基准的图像；

特征提取步骤：提取所述第一图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第一安装面特征点，以及提取所述第一图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第一安装面航向特征点；提取所述第一图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第一载机基准特征点；提取所述第二图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第二安装面特征点，以及提取所述第二图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第二安装面航向特征点；提取所述第二图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第二载机基准特征点；

特征点匹配步骤：对所述第一安装面特征点及所述第二安装面特征点进行匹配，得到安装面匹配特征点；对所述第一安装面航向特征点及所述第二安装面航向特征点进行匹配，得到航向匹配特征点；对所述第一载机基准特征点及所述第二载机基准特征点进行匹配，得到载机基准匹配特征点；

坐标转化步骤：根据所述安装面匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述航向匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述载机基准匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述内外参数，得到所述安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、所述航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、所述载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标；

三维坐标重建步骤：根据所述安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述安装面进行三维重建；根据所述航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述航向特征进行三维重建；根据所述载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述载机基准进行三维重建；

其中，所述选定相机为所述第一相机或所述第二相机；

所述相机标定步骤包括利用棋盘靶标对所述第一相机及所述第二相机进行标定，得到所述第一相机的内部参数f_p1，u_p1，v_p1，d_x1，d_y1，所述第二相机的内部参数f_p2，u_p2，v_p2，d_x2，d_y2，以及外部参数R_c1c2、t_c1c2；其中，

f_p1为所述第一相机的焦距；u_p1、v_p1是所述第一相机图像中心点的像素坐标；d_x1，d_y1分别为所述第一相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；

f_p2为所述第二相机的焦距；u_p2、v_p2是所述第二相机图像中心点的像素坐标；d_x2，d_y2分别为所述第二相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；

R_c1c2、t_c1c2表示所述第一相机像素坐标系与所述第二相机像素坐标系的相对位置关系，R_c1c2为旋转矩阵、t_c1c2为平移向量；所述坐标转化步骤包括：

像素及图像坐标转化步骤：

根据所述安装面匹配特征点在所述第一相机像素坐标系下的像素坐标及u_p1，v_p1，d_x1，d_y1，得到所述安装面匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标；

根据所述航向匹配特征点在所述第一相机像素坐标系下的像素坐标及u_p1、v_p1、d_x1、d_y1，得到所述航向匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标；

根据所述载机基准匹配特征点在所述第一相机像素坐标系下的像素坐标及u_p1、v_p1、d_x1、d_y1，得到所述载机基准匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标；

根据所述安装面匹配特征点在所述第二相机像素坐标系下的像素坐标及u_p2、v_p2、d_x2、d_y2，得到所述安装面匹配特征点在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标；

根据所述航向匹配特征点在所述第二相机像素坐标系下的像素坐标及u_p2、v_p2、d_x2、d_y2，得到所述航向匹配特征点在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标；

根据所述载机基准匹配特征点在所述第二相机像素坐标系下的像素坐标及u_p2、v_p2、d_x2、d_y2，得到所述载机基准匹配特征点在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标；

图像及相机坐标转化步骤：

根据所述安装面匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及f_p1、f_p2、R_c1c2、t_c1c2，得到所述安装面匹配特征点在所述选定相机坐标系下的三维坐标；

根据所述航向匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及f_p1、f_p2、R_c1c2、t_c1c2，得到所述航向匹配特征点在所述选定相机坐标系下的三维坐标；

根据所述载机基准匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在所述第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及f_p1、f_p2、R_c1c2、t_c1c2，得到所述载机基准匹配特征点在所述选定相机坐标系下的三维坐标；

所述像素及图像坐标转化步骤中，第一相机成像模型中三维空间点P在第一相机图像中的成像点P₁在第一相机像素坐标系O₁-U_p1V_p1下的齐次像素坐标(u_P1,v_P1,1)^T与其在第一相机图像坐标系O_p1-X_p1Y_p1下的齐次图像坐标(x_P1,y_P1,1)^T之间的转化模型：

所述图像及相机坐标转化步骤中，三维空间点P在第一相机像素坐标系O_c1-X_c1Y_c1Z_c1下的三维坐标(x_c1,y_c1,z_c1)与其在第二相机像素坐标系O_c2-X_c2Y_c2Z_c2下的三维坐标(x_c2,y_c2,z_c2)的计算关系式：

t_c1c2＝(t_x,t_y,t_z,1)^T

(x_c2,y_c2,z_c2)^T＝R_c1c2(x_c1,y_c1,z_c1)^T+t_c1c2。