[发明专利]一种水下摄像机与前视声纳的联合标定方法

摘要

本发明提供一种水下摄像机与前视声纳的联合标定方法，摄像机水下采集标定板图像，通过标定获得摄像机内参数，推导标定板坐标系到水下摄像机坐标的三维坐标转换关系；前视声纳获取水下环境的声学回波数据，推导前视声纳坐标系与标定板质心坐标系的三维坐标转换关系；通过上述两个关系，完成水下摄像机与前视声纳之间的联合标定。本发明属于非接触式标定方法，操作简便迅捷、可以大大降低因复杂的人工参与和标定工具所带来的随机误差，提高了标定效率；目标特征既可以在摄像机图像中得以实现，又可以在声纳系统中获得其二维位置信息；能够得到两个传感器测量系统的相对位置关系，解决了标定测量过程繁琐、精确度较差等缺点，具有很强的操作性。

主权项

1.一种水下摄像机与前视声纳的联合标定方法，其特征在于，具体的实现步骤如下：步骤1.水下摄像机的目标光学探测模块在水下采集不少于20幅标定板图像，通过标定获得摄像机内参数，通过水下摄像机内参数和标定板角点位置，计算标定板坐标系与摄像机坐标系之间的旋转矩阵和平移矩阵，推导标定板坐标系到水下摄像机坐标的三维坐标转换关系，标定板平面直角坐标系为O_bX_bY_bZ_b，原点为标定板的右下角，标定板两边分别为O_bX_b、O_bY_b，O_bZ_b轴垂直于标定板平面，摄像机坐标系为O_cX_cY_cZ_c；步骤2.声学探测模块通过单波束机械扫描式前视声纳获取水下环境的声学回波数据，通过数据处理获得前视声纳与标定板质心之间的距离和角度关系，推导前视声纳坐标系与标定板质心坐标系的三维坐标转换关系，标定板质心平面直角坐标系为O_b'X_b'Y_b'Z_b'，原点为标定板的质心处，质心所对应的与标定板两边平行的边分别为O_b'X_b'、O_b'Y_b'，O_b'Z_b'轴垂直于标定板平面，声呐的直角坐标系为O_sX_sY_sZ_s；步骤3.通过标定板坐标系到水下摄像机坐标的三维坐标转换关系、前视声纳坐标系与标定板质心坐标系的三维坐标转换关系，计算出摄像机坐标系与声纳坐标系的转换，即完成水下摄像机与前视声纳之间的联合标定。