[发明专利]宽基线近红外相机位姿估计方法

摘要

本发明公开了一种宽基线近红外相机位姿估计方法，用于解决现有方法实用性差的技术问题。技术方案是在着舰跑道上各相机的公共视野大场景区域内选取左右对称的六对基准点，利用全站仪精确测量基准点的世界坐标；进行标定时在基准点位置放置标志灯，通过检测标志灯精确计算各相机的位姿。考虑到近红外相机无法拍摄有效的标定板照片，并且在无人机着陆的场景中的复杂自然场景中可见光对标定结果的影响以及红外相机本身的特性，使用红外激光作为合作标志灯，并且在红外相机上加装滤光片。在着陆跑道两侧设置六对基准点，利用全站仪对基准点的空间坐标进行级的空间精度测量。经测试，标定结果精确，图像上的重投影误差达到0.05像素以下。

主权项

1.一种宽基线近红外相机位姿估计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、对无人机自主降落跑道建立一个世界坐标系，近红外相机置于无人机下降跑道的两侧并对称分布，选取相机基线中点为世界坐标系原点，沿跑道中线方向为X轴，垂直于跑道方向为Y轴方向，竖直向上为Z轴，坐标系满足右手定理；为估计世界三维坐标与相机图像二维坐标之间的变换矩阵，需要获得若干个三维点与图像坐标的对应点，故在跑道两侧选择12个基准点：基准点1,2：基准点2指向基准点1的方向为Y轴正方向，基准点1,2两点连线I_12中点为世界坐标系原点，I_12长度为15m；基准点3,4：基准点3,4的连线I_34与基准点1,2的连线I_12平行，I_12与I_34之间的垂直距离为50m，I_34长度为15m；基准点5,6：基准点5,6的连线I_5,6与基准点1,2的连线I_12平行，I_12与I_5,6之间的垂直距离为100m，I_5,6长度为15m；基准点7,8：基准点5,6的连线I_5,6与基准点1,2的连线I_12平行，I_12与I_7,8之间的垂直距离为150m，I_7,8长度为15m；基准点9,10：基准点9,10的连线I_9,10与基准点1,2的连线I_12平行，I_12与I_9,10之间的垂直距离为200m，I_9,10长度为15m；基准点11,12：基准点11,12的连线I_11,12与基准点1,2的连线I_12平行，I_12与I_11,12之间的垂直距离为300m，I_11,12长度为15m；在12个基准点中选取一部分为高出地面的基准点；其中，基准点7,8为高点，高度为2.8m；基准点11,12为高点，高度为2.6m；选点完成后，在基准点放置全站仪棱镜，将全站仪放置在世界坐标系原点处，将全站仪正方向定位沿跑道中线方向，使用全站仪精确测量12个基准点在全站仪坐标系下的坐标；步骤二、选取近红外激光灯作为着陆导航系统中的近红外相机的合作标志灯，并且在相机镜头上加装滤光片；打开各个合作标志灯后，使用着陆导航系统中的相机拍摄图片，采用手动选点与领域检测方式相结合的方式获取基准点的图像坐标；步骤三、假定三维世界坐标系中的坐标点X与相机图像坐标点x之间有对应关系，摄像机矩阵P便能够被确定；对于每一组对应X与x，导出关系式：其中PiT是矩阵P的第i行，是一个四维矢量；步骤四、利用前三个步骤计算得到的摄像机矩阵P，通过公式x＝PX计算出图像二维坐标系在三维世界坐标系中的坐标。