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大视距视觉位姿测量系统设计与建模

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摘要

本文面向无人移动平台自主相对导航任务对高精度位姿测量的应用需求,针对视距变化较大时现有的视觉测量系统和方法在测量范围和分辨率等方面存在的不足,提出了一种分段式组合位姿测量方法和系统的实现方案。该方法根据测量距离的不同将测量任务分为远段和近段。由两组正交线阵相机构成远段图像测量子系统,可实现视距变化范围35m~5m时的高分辨率位置测量,由一个面阵相机组成近段测量子系统,可实现视距小于5m时的精确位姿测量;利用柱面镜线阵相机的成像方程为远段图像测量子系统构建了线性三维坐标测量模型,并利用最小化物方空间误差的方法标定各线阵相机的外部参数;针对近段图像测量子系统的单目位姿测量问题,提出了一种基于线性初始解的迭代位姿优化方法。实验结果表明,系统在35m~5m的视距变化范围内可实现<0.5%的相对位置测量精度和低于40mm的均方根误差,在5m以内的视距范围内可实现小于1°的姿态测量误差,可以满足大视距位姿测量的任务需求。

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补充资料

DOI:10.3788/lop56.111504

作者单位:

    天津大学
    天津大学
    天津大学精密仪器与光电子工程学院
    天津大学

引用该论文

周凯,王向军,王仲,万子. 大视距视觉位姿测量系统设计与建模[J].激光与光电子学进展,2019,56(11):111504.