專利名稱：攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)的標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于攝像機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)。
背景技術(shù)：
攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)，一般由一個攝像頭與一個慣性傳感器組成，其功能是同步提供攝像頭的位置和姿態(tài)信息，其中慣性傳感器用來提供三軸方向角等信息進(jìn)而輔助攝像頭進(jìn)行定位定姿。此類系統(tǒng)在機(jī)器人自主導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)涉及世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、地磁坐標(biāo)系和慣性傳感器坐標(biāo)系等四個不同的坐標(biāo)系，其中世界坐標(biāo)系與地磁坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系以及慣性傳感器坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系是固定不變的。因此如何準(zhǔn)確地標(biāo)定出世界坐標(biāo)系與地磁坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系以及慣性傳感器坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)變換關(guān)系是一個非常重要的問題。由于該問題中待標(biāo)定的參數(shù)較多，且中低檔慣性傳感器輸出的三軸方向角(橫滾角、俯仰角、航向角)中航向角的精度較低不適合用作精確標(biāo)定，因此目前文獻(xiàn)中幾乎沒有成熟的攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)自動精確標(biāo)定方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種魯棒、實(shí)用且精度高的攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)標(biāo)定方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)標(biāo)定方法解決技術(shù)問題的技術(shù)方案包括以下步驟步驟Sl 標(biāo)定攝像頭的內(nèi)參數(shù)矩陣；步驟S2 對于一個尺寸已知的標(biāo)定物從不同角度拍攝多幅圖像，同時記錄在拍攝每幅圖像時慣性傳感器輸出的橫滾角和俯仰角信息；步驟S3 定義世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、慣性傳感器坐標(biāo)系和地磁坐標(biāo)系；步驟S4 基于每幅圖像中標(biāo)定物的圖像信息和空間信息，計算該時刻世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；步驟S5 將所拍攝圖像兩兩組合生成多個圖像對，對于每個圖像對建立一個關(guān)于慣性傳感器坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣Rm_。的方程組
權(quán)利要求
1.攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)的標(biāo)定方法，包括以下步驟 步驟Sl 標(biāo)定攝像頭的內(nèi)參數(shù)矩陣；步驟S2 對于一個尺寸已知的標(biāo)定物從不同角度拍攝多幅圖像，同時記錄在拍攝每幅圖像時慣性傳感器輸出的橫滾角和俯仰角信息；步驟S3 定義世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、慣性傳感器坐標(biāo)系和地磁坐標(biāo)系； 步驟S4 基于每幅圖像中標(biāo)定物的圖像信息和空間信息，計算該時刻世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；步驟S5 將所拍攝圖像兩兩組合生成多個圖像對，對于每個圖像對建立一個關(guān)于慣性傳感器坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣民-。的方程組
全文摘要
本發(fā)明為攝像頭與慣性傳感器組合定位定姿系統(tǒng)的標(biāo)定方法，包括標(biāo)定攝像頭的內(nèi)參數(shù)矩陣；對于一個尺寸已知的標(biāo)定物從不同角度拍攝多幅圖像，記錄在拍攝每幅圖像時慣性傳感器輸出的橫滾角和俯仰角；定義世界坐標(biāo)系、攝像機(jī)坐標(biāo)系、慣性傳感器坐標(biāo)系和地磁坐標(biāo)系；基于每幅圖像中標(biāo)定物的圖像信息和空間信息，計算該時刻世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；將攝取圖像兩兩組合，對于每個組合均建立一個關(guān)于慣性傳感器坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣的方程組并進(jìn)行求解，計算出慣性傳感器坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣；對于每幅圖像建立一個關(guān)于地磁坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)矩陣的方程組并進(jìn)行求解，計算出地磁坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣。
文檔編號G06T7/00GK102162738SQ201010591519
公開日2011年8月24日 申請日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
發(fā)明者胡占義, 董秋雷, 顧照鵬 申請人:中國科學(xué)院自動化研究所