[发明专利]一种高精度的相机-单激光仪联合标定方法

权利要求书

1.一种高精度的相机-单激光仪联合标定方法，其特征在于：具体包括：以下步骤

S101：固定相机和激光仪的相对位姿关系，并打开相机和激光仪；

S102：保持单激光仪的激光束落在棋盘格，并通过相机采集不同姿态的棋盘格图片，得到标定图片集；

S103：根据采集到的标定图片集，利用张正友标定法，求解得到相机的内参数、外参数和相机标定的平均重投影误差RMSE；

S104：采用基于局部效应的亚像素元边缘提取方法得到激光束投影至棋盘格的激光点边缘范围；

S105：根据所述激光点边缘范围计算得到激光点像素级几何中心；

S106：根据所述激光点边缘范围计算得到激光点像素级几何中心和步骤S103中所述的相机的内参数、外参数，计算得到激光测距信息；

S107：将所述平均重投影误差RMSE和所述激光测距信息作为标定图片集中每一张棋盘格图片的综合能量判据；

S108：利用综合能量判据对标定图片集进行筛选和处理，得到筛选和处理后的标定图片集；

S109：利用筛选和处理后的标定图片集重新依次进行张正友标定实验和基于唐庆博提出的相机-单激光标定实验，得到初步相机-单激光互标定结果，即单激光仪的激光发射口在相机坐标系下的坐标和激光束的直线方程；

S110：根据单激光仪的激光发射口在相机坐标系下的坐标和激光束的直线方程，结合单激光仪的测距值，对激光点坐标以及单激光仪的测距值进行校正，得到距离校正后的测距值；

S111：将相机的内参数、单激光仪的激光发射口在相机坐标系下的坐标和激光束的直线方程和真实的距离值作为相机-单激光仪互标定的最终结果，对小行星模型进行三维数据采样，并利用软件Smart3D和3dMax进行三维重建，得到小行星三维模型。

2.如权利要求1所述的一种高精度的相机-单激光仪联合标定方法，其特征在于：步骤S102具体为：从近至远或者由远及近的移动棋盘格，同时调整棋盘格的方位，包括左右旋转、上下旋转和前后俯仰，共采集l张图片；l的取值范围为[c,d]；c，d均为预设值。

3.如权利要求1所述的一种高精度的相机-单激光仪联合标定方法，其特征在于：步骤S104中所述激光点边缘范围为N个由不同的拟合的二元一次方程与预设的窗口相交形成的亚像元点共同形成的封闭曲线，其具体计算过程如下：

所述拟合的二元一次方程的表如式(1)所示：

y＝a_k+b_kx (1)

式(1)中，各系数的表达式如式(2)所述：

式(2)中，k表示拟合的二元一次方程的编号，k的取值范围为1,2，...,N；h为像元的边长；S_L、S_M、S_R分别表示以像元(i_k,j_k)为中心，设置的一个5×3窗口的最左列窗口像元强度、中间列窗口像元强度和最右列窗口像元强度，其计算方式为将图像灰度化后对应列的五个像素的像元值求和：像元(i_k,j_k)为拟合的第k个二元一次方程上的任意一点；A、B分别为边缘直线,即拟合的二元一次方程两侧的两个匀质区域像元强度，计算过程具体如下：

当像元(i_k,j_k)在x方向的梯度与y方向的梯度的乘积在-1到1 之间，包括端点时，A和B的计算式如式(3)：

式(3)中，表示边缘上像元(i_k,j_k)的强度；S_A和S_B分别表示该像元中不同强度A和B所占的面积，即分别为强度A和强度B的像元总个数，为已知值；m的取值如式(4)所示：

由式(2)、(3)和(4)计算得到a，b，并得到二元一次方程与设置5×3窗口的亚像元点坐标(i_k，j_k+a_k)；

当像元(i_k,j_k)在x方向的梯度与y方向的梯度的乘积绝对值大于1时，改变窗口方向，即以像元(i_k,j_k)为中心设置为3×5的窗口，A和B的计算式如式(5)

m的取值仍然如式(4)所示；

由式(2)、(4)和(5)计算得到a_k，b_k，并得到二元一次方程与设置3×5窗口的亚像元点坐标(i_k+a_k，j_k)。