[发明专利]月球车避障系统激光点阵器标定方法

摘要

本发明涉及月球车避障系统激光点阵器标定方法，可有效解决对激光点阵器内的18条激光束和激光点阵器基准镜坐标系的关系，以及避障相机基准镜坐标系之间的关系精确标定的问题，方法是，用相机对激光点拍照；对图像进行处理，得到像点坐标；利用相机的内参数进行三角测量，得到三维坐标；利用处理过的照片得到激光点在双相机摄影测量系统下三维坐标；建立双相机和支架上标志点和坐标系之间关系及激光点在支架标志点坐标系下坐标和经纬仪坐标系；确立经纬仪坐标系和支架上标志点坐标系关系及经纬仪坐标和点阵器基准镜坐标系关系；再建立激光点在经纬仪坐标系下坐标及基准镜坐标系下坐标，本发明标定速度快，精度高，有效用于技术数字摄影测量、计算机视觉等领域。

主权项

一种月球车避障系统激光点阵器标定方法，其特征在于，由以下步骤实现：(1)、用摄影测量相机对激光点拍照，将双相机固定在测量相机专用支架上，在开始标定点阵器之前，对两台相机内参数标定，然后再对双相机的相对参数进行标定，组成双相机测量系统，沿一条光束光路方向上取点，利用已经标定好的双相机摄影测量系统对激光点的光斑进行成像拍摄；(2)、对所拍摄的图像进行处理，得到两张照片上标志点的像点坐标：用激光点阵器标定软件对所拍摄的图像进行处理，得到两张照片上标志点的像点坐标(x，y)；(3)、利用摄影测量相机的内参数进行三角测量，得到三维坐标(X，Y，Z)；(4)、利用步骤2处理过的照片得到激光点在双相机摄影测量系统下三维坐标，利用处理过的照片，通过三角测量原理计算激光点光斑在双相机摄影测量系统下的三维点坐标(X′，Y′，Z′)；(5)、建立双相机和支架上标志点和坐标系之间关系，方法是：①、将回光反射标志和编码标志的标定场放置在实验室，形成标定场；②、对该标定场用数字摄影测量系统对标定场测量标志进行测量，数字摄影测量系统是由V-STARS数字摄影软件、INCA3智能相机、自动定向棒、两根长度为1096mm的基准尺组成，并将测量点坐标转换到控制场坐标系下；③、在距离标定场2±0.2米用双相机对标定场内的标志点拍照40张，对所拍照片进行图像处理，利用三角测量，得到标志点在双相机系统下的三维坐标(X，Y，Z)；④、用CMN工业测量系统建立经纬仪测量坐标系，CMN工业测量系统包括CMN测量软件，两台电子经纬仪、一台全站仪，一根长度为1007.8毫米的基准尺；相机支架上安装有4个圆形回光反射标志，分布在相机十字支架的4个端点；用经纬仪测量系统测量相机支架上的标志点，得到4个标志点在经纬仪测量坐标系下坐标(Xi0，Yi0，Zi0)(i＝1～4)；即得到经纬仪系统和相机支架之间关系；⑤、用CMN工业测量系统对标定场内标志点坐标进行测量，得到标定场内标志点在经纬仪系统下的坐标(X1，Y1，Z1)，与本步骤③中 已知标定场内标志点在双相机系统下的三维坐标(X，Y，Z)，利用公共点转换，得到经纬仪系统和双相机系统之间关系；⑥、用相机支架和经纬仪系统之间关系及经纬仪系统和双相机系统之间关系，通过坐标系传递，得到相机支架和双相机之间关系与双相机和支架上标志点之间关系；(6)、建立激光点在支架标志点坐标系下坐标用激光点在双相机系统下的坐标(X′，Y′，Z′)及相机支架和双相机系统之间的关系，通过测量软件建立以相机支架左端标志点为原点的坐标系，得到激光点在相机支架坐标系下坐标(X1′，Y1′，Z1′)；(7)、建立经纬仪坐标系，用CMN工业测量系统建立经纬仪测量坐标系；(8)、确立经纬仪坐标系和支架上标志点坐标系关系，利用经纬仪测量系统对相机支架上标志点进行测量，得到相机支架和经纬仪系统之间关系；(9)、确立经纬仪坐标和点阵器基准镜坐标系关系，用CMN工业测量系统对点阵器上安装的基准镜进行准直测量，将激光点阵器坐标系统一到经纬仪测量系统坐标系下，确定基准镜坐标系的方向，最终建立基准镜坐标系；(10)、建立激光点在经纬仪坐标系下坐标，用激光点在相机之间坐标系下坐标(X1′，Y1′，Z1′)及相机支架坐标系和经纬仪坐标系之间关系，得到激光点在经纬仪坐标系下的坐标(X2′，Y2′，Z2′)；(11)、建立激光点在基准镜坐标系下坐标，根据点阵器基准镜坐标系和经纬仪坐标系之间关系与激光点在经纬仪坐标系下的坐标(X2′，Y2′，Z2′)，得到激光点在点阵器基准镜坐标系下的坐标(X3′，Y3′，Z3′)。