[发明专利]基于惯性导航的相机标定方法

说明书

本发明提供一种基于惯性导航的相机标定方法，包括：步骤1、将惯性导航系统与相机进行固定连接；步骤2、控制惯性导航系统和相机同时进行一定的线运动和/或角运动，以使得采集惯性导航系统坐标系下的惯性导航系统不同运动状态下的导航信息以及采集相机坐标系下的相机不同运动状态下的图像信息；步骤3、将惯性导航系统坐标系下的惯性导航系统不同运动状态下的导航信息转换到相机坐标系下的导航信息；步骤4、基于步骤3获取的导航信息以及图像信息解算获得相机内外参数。本发明能够解决传统相机标定方法中由于标定模板制作不够精密，大视场远距离拍摄时标定模板无法覆盖所要求画面的全部，难以实现高精度相机标定的技术问题。

技术领域

本发明涉及相机标定技术领域，具体涉及一种基于惯性导航的相机标定方法。

背景技术

相机成像模型决定了物体三维空间与二维图像的位置关系，该模型中各参数即相机参数(焦距、主点、旋转、平移向量等)，获取相机参数的过程为相机标定。相机标定的稳定性和高精度是三维物体识别、空间物体姿态重建等技术的基础。

传统相机标定方法多基于标定模板进行，然而随着相机标定精度的高要求，传统相机标定方法中由于标定模板制作不够精密，大视场远距离拍摄时标定模板无法覆盖所要求画面的全部，难以实现高精度相机标定。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提出一种基于惯性导航的相机标定方法，本发明提供的方法能够解决传统相机标定方法中由于标定模板制作不够精密，大视场远距离拍摄时标定模板无法覆盖所要求画面的全部，难以实现高精度相机标定的技术问题。

本发明的技术解决方案：本发明提供一种基于惯性导航的相机标定方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、将惯性导航系统与相机进行固定连接；

步骤2、同步采集所述惯性导航系统和相机的实时数据，包括：

控制惯性导航系统和相机同时进行一定的线运动和/或角运动，以使得采集惯性导航系统坐标系下的惯性导航系统不同运动状态下的导航信息以及采集相机坐标系下的相机不同运动状态下的图像信息；

步骤3、将所述惯性导航系统坐标系下的惯性导航系统不同运动状态下的导航信息转换到相机坐标系下的导航信息；

步骤4、基于所述步骤3获取的导航信息以及所述图像信息解算获得相机内外参数。

进一步地，所述图像信息还包括不同采集距离的图像信息。

进一步地，所述步骤2中的导航信息包括：惯性导航系统输出的三维位置信息、方位信息以及水平姿态信息。

进一步地，所述步骤1还包括：调整所述惯性导航系统的前向与相机的前向保持一致，以及调整所述惯性导航系统的水平面与相机成像图像平面大致垂直。

进一步地，所述步骤2还包括：同步采集所述惯性导航系统和相机的实时数据中，还将所述惯性导航系统的数据采集脉冲进行分频处理以得到适应于所述相机的数据采集频率，所述数据采集频率用于触发相机的数据采集。

进一步地，所述步骤2中，所述惯性导航系统和相机的实时数据可分多次进行同步采集，其中，每采集一次记录的数据称为一个条次，不同的运动状态在同一条次进行或在不同的条次进行。

进一步地，所述步骤3具体包括：

基于所述惯性导航系统坐标系和相机坐标系获取两者之间的平移矢量和旋转矩阵；