[发明专利]一种月球车双目视觉导航系统标定方法

摘要

一种月球车双目视觉导航系统标定方法，针对双目视觉导航系统的特点，利用测量系统对包含回光反射测量标志与编码标志的标定装置进行测量得到控制点坐标、利用待标定相机对标定装置进行拍照，然后采用共线方程即可标定出待标定相机的内参数和待标定相机在标定装置坐标系下的外参数；利用经纬仪测量系统配合标定装置标定出立方镜坐标系，利用立方镜坐标系与相机外参数的关系标定出待标定相机在立方镜坐标系下的外参数。本发明充分利用了标定装置大量控制点的已知信息，配合工业测量系统，改进了传统相机外参数标定精度不高的问题，操作简单，标定精度高，完成待标定相机内参数及相对外参数的标定，可在一个小时内完成，大大提高了工作效率。

主权项

一种月球车双目视觉导航系统标定方法，其特征在于：包括相机内参数的标定步骤和相机外参数的标定步骤为；相机内参数的标定步骤为：(1)建立包含回光反射测量标志与编码标志的标定装置，得到该标定装置的坐标系，利用测量系统对标定装置上的回光反射测量标志与编码标志进行测量，得到标定装置上回光测量反射标志和编码标志的三维坐标作为控制点坐标，然后将控制点坐标转换到该标定装置坐标系下，得到标定装置坐标系下的控制点坐标；(2)利用两台待标定相机对步骤(1)中建立的标定装置至少四个位置进行正直拍照，两台待标定相机对每个位置完成正直拍照后，将待标定相机旋转90°再次对标定装置进行至少四个位置的拍照，每张照片中至少包含四个编码标志点；(3)利用步骤(1)得到的标定装置坐标系下的控制点坐标，分别对步骤(2)中左、右两个待标定相机拍摄的照片进行图像处理，得到控制点在两个待标定相机拍摄的像平面下的像点坐标，利用控制点坐标和像点坐标采用共线方程计算出两个待标定相机的内参数以及单个待标定相机相对于标定装置各个位置的外方位元素，根据单个待标定相机相对于标定装置各个位置的外方位元素得到两个待标定相机在标定装置坐标系下的外参数；相机外参数的标定步骤为；(a)利用经纬仪测量系统建立经纬仪测量系统坐标系，利用经纬仪测量系统对立方镜进行准直，得到立方镜在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标；(b)利用经纬仪测量系统对标定装置中的回光测量反射标志和编码标志进行测量，得到回光反射测量标志和编码标志在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标；(c)对回光反射测量标志和编码标志在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标和回光反射测量标志和编码标志在标定装置坐标系下的三维坐标进行公共点转化，得到标定装置坐标系与经纬仪测量系统坐标系的转换关系，利用此转换关系将立方镜在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标转换成立方镜在标定装置坐标系下的三维坐标，建立立方镜坐标系；(d)利用步骤(3)得到的两台待标定相机在标定装置坐标系下的外参数，根据立方镜在经纬仪测量系统坐标系下的三维坐标和立方镜在标定装置坐标系下的三维坐标的公共坐标转化关系，标定出两台待标定相机在立方镜坐标系下的外参数。