一种基于CAHVOR模型的导航相机标定方法

在月球车探测任务中,一般通过对相机采集到的图片进行三维重建分析获得路面情况信息,精确标定相机是这些工作的前提.相机标定要求算法简单且能满足高精度要求,CAHVOR相机标定方法经JPL实验验证并成功地应用于火星探测器(MER)任务中,该方法从矢量角度分析相机成像原理.分析该方法的标定原理和参数求解算法,对该方法进行数字仿真,验证算法精度.为了进一步分析标定精度和速度,通过

第3 7卷

第 3期

空间控制技术与应用Ae o p c n r l a d Ap lc to r s a e Co to n p iai n 5 3

21 0 1年 6月

ha e n tsi e y J o o is lb r tr n s d d b e e t d b PL rb tc a o ao a d u e i f y一

种基于 C AHVOR模型的导航相机标定方法刘淑娟，建新王陈，立李春艳‘,

s c e su l n u c sf ly i M ER. T e a ia p i cp e f CAH— h r d c l rn il o VOR’ ah m aia o e n h lo i m o s l e Sm t e tc lm d la d t e a g rt h t ov itisc a d xrn i p r m ee s s n l z d n h s n rn i n e tisc a a tr i a ay e i t i p p r a e .Th r oa ay eCAHVOR d lc n b i e wo k t n lz mo e a e d— v d d i t wo p rs F rty,smu a in d t su e o i e n o t at . isl i l t a a i s d t o t si t i mo e . S c n l e ty hs f d1 e o d y, e p rme t l aa r x e i na d t a e c mp rd wi e u t b an d b sn h r d to a o a e t r s lso t ie y u i g t e ta iin l h p 00 r mme rcm eh d Th i a e u t h w t e a— h tg a ti t o . efn lr s lss o h c

( .京控制工程研究所，京 10 9; 1北北 0 10

2空间智能控制技术重点实验室， .北京 10 9 ) 0 1 0摘要：月球车探测任务中，般通过对相机采在一集到的图片进行三维重建分析获得路面情况信息 . 精确标定相机是这些工作的前提 .机标定要求算相法简单且能满足高精度要求， A V R相机标定方 C H O法经 J L实验验证并成功地应用于火星探测器 P

c r c fCAHVOR s s t fe t h e u rd a c— u a y o i a ii d wih t e r q ie c u sr c

a d f s e h n ph t g a a y, n a t r t a o o r mme rc me h d. ti to

K e wo d l n r r v r c me a c l r t n; C y r s:u a o e; a r a i a i b o AHVORmo e;n v g to a r dl a i a i n c me a

( R)务中，方法从矢量角度分析相机成像原 ME任该

在月球车的各项关键技术研究中，立体视觉系统占据了重要的位置，的主要功能是对月球表面它复杂环境进行有效的感知和信息融合，视觉系统对的精确标定是立体视觉算法的基础，是月球车实也现障碍检测和路径规划的前提’ .

理.分析该方法的标定原理和参数求解算法，对该方法进行数字仿真，证算法精度 .了进一步分析标验为定精度和速度，过试验对该算法与传统的摄影测通量标定方法进行比较 .果显示 C HV结 A OR方法可达

到满意的标定精度要求，且在标定算法速度方面而具有快速的优点 . 关键词：月球车；相机标定；C AHVOR模型；导航相机

相机标定丁作所要解决的问题是标定物体的三维空间坐标和二维图像的对应关系 .定过程中通标

常要利用数学方法对从数字图像中获得的数据进行处理，得到相机的内、参数.在普遍使用的标定外现方法有：接线性变换法 ( L jT A两步标定直 D T)、 S I法和多用于摄影测量方面的基于共线条件的标定方法，以上这些标定方法均是从标量方程求解的角度标定相机内外参数 .文介绍 C H O标定本 A V R方法，是从矢量的角度标定相机，定方法简单，它标

中图分类号：V 4 48

文献标识码： A

文章编号：17 .5 9 2 1 ) 30 5—5 6 4 17 ( 0 1 0—0 30DoI 0 3 6/ .s n 1 7 . 5 9 2 1 . 3 0 0:1 . 9 9 i is . 6 4 1 7 . 0 0 . 1 1

A CAHVOR o lBa e v g to M de s d Na i a i n Ca e a Ca i r to e ho m r lb a i n M t dL U S uu n一，C N J n i I h ja HE i xn一

,WAN i一， a G L LI Ch n a u yn’

参数求解快速且精确度能达到导航相机标定要求 .

1基于 CAHVoR模型标定方法 C H O A V R模型描述的是物体坐标系到图像坐

(J e ig Isi t o o to E g n eig,B in .B in ntue f C nrl n ier j t n e ig j1 0 9 Ch n 2. S in e a d T c n lgy o p c 0 1 0, i a; ce c n e h oo n S a e

标系之间的转化关系，中每个字母都代表模型的其一

个矢量：际的成像原理图如图 1所示 .实P

I t l e tC nrl a oaoy ne i n o t b rtr,Be ig 1 0 9 lg oL in 0 1 0,C ia) j hnA b t a t:n Lu a Ro e’S x lr t n sr c I n r v r e p oa i miso o s in, t e ht r a n n o m a i n s o b a a y i g ma e t k n e r i i f r to i g t y n l z n i g s a e fo c m e a o r c nsr t3 s e e,a d c m e a c l r m a r s t e o tuc c n D n a r a— i r to S n o s e ta t s s o se e v so . A b a i n i o e f e s n i l a k f r t r o ii n

c l r to to r p a e ay r v r s o l c u ai ain meh d f ln tr o e h u d be a c— b o r t n fe t e T e CAHVOR d lb s d c l r— ae a d efci . h v mo e a e a i a b t n i a e tr a e wa t prc s i g s wh c i s v c o b s d o y o o e s ma e, ih图 1 C AHVO原理图 R

收稿日期：0 l0一 1 2 1 -l2

作者简介：淑娟 ( 9 5 )女，西人，士研究生，究刘 18一，陕硕研方向为模式识别与智能系统 (— a: joo@ l 6 c r) em i l y y l 2 . o . ls n

先介绍图中涉及到的 4个坐标系，界坐标系世