[发明专利]基于前方交会约束的五点相对定向方法

摘要

本发明公开了一种基于前方交会约束的五点相对定向方法，包括步骤一、拍摄包含五个点的被测物体的两张不同视角图像；步骤二、建立五个点的共面方程；步骤三、构造前方交会约束的五点相对定向目标函数；步骤四、构造相对定向元素的迭代方程，通过建立包含前方交会约束与正交约束的同名像点共面条件方程，推导求解五点相对定向问题的无约束最优化目标函数，并采用最小二乘广义逆法求解五个相对定向元素。与现有的五点算法相比，本方法无需排解即可确保五对同名射线对对相交，并且求解精度高，鲁棒性好，有实用价值。

主权项

一种基于前方交会约束的五点相对定向方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、拍摄包含五个点的被测物体的两张不同视角图像；步骤二、建立五个点的共面方程：设两张图像分别为I'和I”，I'和I”为一个像对；将I'和I”上的五个同名点记为集合P，对于Pi在I'上的像点为pi'，Pi在I”上的像点为pi”；C′x′y′z′和C″x″y″z″分别为I'和I”的像空间坐标系，C′(Xs1,Ys1,Zs1)和C″(Xs2,Ys2,Zs2)分别为坐标系C′x′y′z′与坐标系C″x″y″z″的坐标原点，C″在C′x′y′z′中的坐标为(bx,by,bz)，pi'和pi”在C′x′y′z′中的坐标分别为(u′,v′,w′)和(u″,v″,w″)，则pi'和pi”的共面方程为f(Pi)=bxbybzu′v′w′u′′v′′w′′=0---(1)]]>式中[u′,v′,w′]T=[xiA-x0,yiA-y0,-f]T[u′′,v′′,w′′]T=R×[xiB-x0,yiB-y0,-f]T---(2)]]>式(2)中(x0,y0)为像片的主点坐标，f为相机的焦距，分别为同名点pi'和pi”的像平面坐标，R为C″x″y″z″相对于C′x′y′z′的三个角元素组成的旋转矩阵；步骤三、构造前方交会约束的五点相对定向目标函数：minG(x)=|f(pi)|s.tHi<0Hi<bzQi=0,i=0,1,...,n-1;---(3)]]>其中：Hi=nz′nz′′(u′′+w′′)-nz′(ny′′+nx′′)w′′nz′′nx′-nz′nx′′+nz′′ny′-nz′ny′′---(4)]]>Qi=Qix2+Qiy2=(nz′nx′′-nz′′nx′nz′nz′′Hi+u′′-nx′′nz′′w′′)2+(nz′ny′′-nz′′ny′nz′nz′′Hi+v′′-ny′′nz′′w′′)2---(5)]]>nx'＝u′,ny'＝v′,nz'＝w′nx”＝bx‑u″,ny”＝by‑v″,nz”＝bz‑w″bx2+by2+bz2＝1，且bx只涉及相对定向模型的比例尺；步骤四、构造相对定向元素的迭代方程：X(k+1)＝X(k)‑ak[J(X(k))]‑1F(k)其中：向量[J(X(k))]‑1为J(X(k))的广义逆矩阵；F(k)为前交约束的k次迭代值；ak为使g(ak)=Σi=04Qi(k)]]>s.tHi(k)<0Hi(k)<bz(k)---(6)]]>取得最小值的点。