基于车载沿主光轴方向序列影像的视觉定位方法研究

• 作 者: 唐新庄
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 视觉定位 灭点 单像空间后方交会 SIFT 卡尔曼滤波

近年来，视觉传感器因为能采集丰富的环境信息而且价格低廉、使用方便，受到了普遍的关注，基于视觉传感器的定位方法也成为了研究的热点，而单目视觉定位更因为其结构简单、容易实现等得到了广泛的应用，同时也避免了双目或者多目视觉中的视场小、立体匹配难的缺点[34]。本文主要针对基于车载沿主光轴方向序列影像的视觉定位方法来展开研究，利用序列影像实现运动平台的定位定姿，从序列影像中检测到地面目标，对其进行跟踪和三维定位。本文研究内容主要包括以下几个方面：1.普通数码相机的检校。数码相机内部参数一般由制造厂商提供，由于在视觉定位中焦距是不固定的，而且普通数码相机镜头畸变一般比较大，因此在实际应用前必须对内方位进行检校。本文根据灭点的原理对相机进行实时检校，避免了固定焦距的限制，并将RANSAC（随机抽样一致性）用到灭点相机检校中，提高了检校的鲁棒性。2.沿主光轴方向序列影像问题研究。航空摄影测量中旋转角一般很小，因此空间后方交会中初值可以假设初值为0，然而沿主光轴方向的影像旋转角很大，常规的空间交会方法已经很难适合，因此本文利用四元数方法进行空间后方交会。3.序列影像同名点的提取和影像的匹配。对几种现存的影像特征点提取算法做了比较，最后选取了SIFT方法作为本文的研究方法，对其做了详细的介绍，最终实现了同名点的提取和影像的匹配。4.卡尔曼滤波的原理和在视觉定位中的应用。由于在前房交会-后方交会不断进行的过程中，根据误差传播理论，误差会逐渐累计，因此本文运用卡尔曼进行滤波，对每一站进行逐次滤波，提高定位的精度。