[发明专利]一种基于月面巡视器单目相机图像的天际线获取方法

权利要求书

1.一种基于月面巡视器单目相机图像的天际线获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对巡视器单目相机图像进行边缘检测，识别出天际线；

S2：分别获取天际线各像素点在相机坐标系下的高度角h₀和方位角

S3：分别将各像素点对应的高度角h₀和方位角表示成单位空间方向矢量r₀，然后对单位空间方向矢量r₀进行坐标变换，得到单位空间方向矢量r₁；

S4：通过单位空间方向矢量r₁分别解算出天际线各像素点在世界坐标系下的高度角h₁和方位角具体为：

h₁＝-arcsin[r₁(3)]

其中，r₁(1)为单位空间方向矢量r₁中的第一个元素、r₁(2)为单位空间方向矢量r₁中的第二个元素、r₁(3)为单位空间方向矢量r₁中的第三个元素。

2.如权利要求1所述的一种基于月面巡视器单目相机图像的天际线获取方法，其特征在于，各像素点在相机坐标系下的高度角h₀和方位角的获取方法具体包括以下步骤：

S21：采用畸变模型补偿像素点坐标的系统误差，其中，所述畸变模型为：

其中，Δx、Δy分别为像素点坐标(x,y)的系统误差改正数，(x₀,y₀)为单目相机像主点的坐标偏移量、k₁,k₂为单目相机镜头的径向畸变参数，p₁,p₂为单目相机镜头的切向畸变参数；

S22：获取修正后的像素点坐标(x',y')，具体为：

x'＝x-x₀-Δx

y'＝y-y₀-Δy

S23：获取像素点在相机坐标系下的高度角h₀和方位角具体为：

其中，f为单目相机的焦距。

3.如权利要求1所述的一种基于月面巡视器单目相机图像的天际线获取方法，其特征在于，所述单位空间方向矢量r₁的获取方法具体为：

r₁＝R_BDD-B·R_B-E·R_expansion·R_E-Y·R_yaw·R_Y-P·R_pitch·R_p-RM·R_RM-S·r₀

其中，R_RM-S为相机坐标系至相机基准镜坐标系的安装姿态矩阵、R_p-RM为相机基准镜坐标系至云台坐标系的安装姿态矩阵、R_Y-P为零位时云台坐标系至桅杆偏航坐标系的安装姿态矩阵、R_E-Y为零位时桅杆偏航坐标系至桅杆展开坐标系的安装姿态矩阵、R_B-E为零位时桅杆展开坐标系至巡视器本体系的安装姿态矩阵；R_expansion为桅杆绕展开坐标系Y轴旋转形成的转换矩阵、R_yaw为桅杆绕偏航坐标系Z轴旋转形成的旋转矩阵、R_pitch为桅杆绕俯仰坐标系Y轴旋转形成的旋转矩阵、R_BDD-B为巡视器本体系至月面北东地系的转换矩阵。