[发明专利]双介质下基于双目视觉的目标姿态测量方法

摘要

本发明公开了一种双介质下基于双目视觉的目标姿态测量方法，主要解决航天器在水下模拟实验时，无法对目标航天器的姿态进行测量的问题。具体过程包括：通过双目摄像机采集目标航天器图像对；对采集的左图像进行harris角点检测，找到投影特征点；采用极线约束法则和金字塔快速匹配方法，找出右图像的匹配投影特征点；利用左右图像的投影特征点计算出对应空间特征点的三维坐标；建立折射模型，根据折射模型修正空间特征点的三维坐标；筛选出位于同一平面的特征点，并根据这些特征点三维坐标准确计算出目标航天器的姿态。本发明用于在航天器水下模拟实验时，通过建立折射模型，准确计算出目标航天器上特征点的三维坐标，并实现对航天器姿态的准确测算。

主权项

一种双介质下基于双目视觉的目标姿态测量方法，包括如下步骤：(1)对左右摄像机进行标定，得出摄像机的内参数和外参数，根据该内外参数计算出左摄像机的内参数矩阵Ml1、外参数矩阵Ml2和投影矩阵Ml，右摄像机内参数矩阵Mr1、外参数矩阵Mr2和投影矩阵Mr；通过左右两个摄像机采集目标物体的图像：设左摄像机采集到的图像为Il(x，y)，右摄像机采集到的图像为Ir(x′，y′)，并对两幅图像依次进行对比度增强和灰度降低处理；(2)采用Harris角点检测的方法，找出空间目标在左图像Il(x，y)中的特征点，并得出左图像中每个特征点的图像坐标Pl＝(x，y)T；(3)采用极线约束方法进行特征点匹配，并利用金字塔快速匹配方法，以左图像特征点为模板中心，找出空间目标点在右图像Ir(x′，y′)中与左图像特征点相匹配的特征点，得出特征点在右图像的图像坐标Pr＝(x′，y′)T；(4)根据左右摄像机的参数和多对匹配特征点的图像坐标进行三维重建，得出特征点在空间中世界坐标系下的三维坐标；(5)根据折射原理，建立三维坐标值的修正模型，利用该修正模型对世界坐标系下的三维坐标进行修正，得出准确的三维坐标值，在目标物体上建立目标坐标系，计算目标坐标系下的三维坐标值；(6)根据RANSAC随机采样算法筛选出同一平面内的所有特征点，利用这些特征点在世界坐标系和目标坐标系下的三维坐标值，求解空间目标物体的姿态。