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1、第31卷第3期光学学报Vol.31,No.32011年3月ACTAOPTICASINICAMarch,2011单目摄像机激光测距传感器位姿测量系统1112晁志超伏思华姜广文于起峰1国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙4100732国防科学技术大学航天与材料工程学院,湖南长沙410073摘要在单目视觉测量中,由于模型自身的限制,沿摄像机光轴方向上的位移测量精度一般远低于垂直光轴方向上的位移测量精度。首先,从数学模型上分析了单目视觉位姿测量在沿光轴方向上位移测量精度低的原因;然后,为了提高沿摄像机光轴方
2、向上的位移测量精度,通过在沿摄像机光轴方向上加装一个高精度的激光测距传感器,设计了一种单目摄像机激光测距传感器位姿测量系统,从而利用激光测距传感器的高精度测距数据提高系统在沿摄像机光轴方向上的位移测量精度;最后,分别对单目摄像机激光测距传感器系统的测量原理、参数标定以及测量过程中的数据融合等方面进行了理论推导与实验研究,实验数据表明了系统方案的可行性和有效性。关键词光学测量;位姿测量;单目摄像机;激光测距传感器;数据融合中图分类号TP242;TP391文献标识码Adoi:10.3788/AOS20113
3、1.0312001MonoCameraandLaserRangefindingSensorPositionPoseMeasurementSystem1112ChaoZhichaoFuSihuaJiangGuangwenYuQifeng1OptoElectronicScienceandEngineering,NationalUniversityofDefenceTechnology,Changsha,Hunan410073,China2CollegeofAerospaceEngineering,NationalUni
4、versityofDefenceTechnology,Changsha,Hunan410073,ChinaAbstractPrecisionoftranslationmeasurementsalongthecamerasopticalaxisisgenerallymuchlowerthanthatofwhichisperpendiculartotheopticalaxisinmonocularvisionmeasurementduetotheinherentlimitationofthesystem.Firstofall
5、,mathematicalmodelisanalyzedtoexplainthecause,thenahighprecisionlaserrangefindingsensor(DLS)isinstallednearthecameratoconstructtheMonoocularCameraDLSposemeasurementsystem,whichwillimprovetheprecisionoftranslationmeasurementsalongtheopticalaxiswithDLSmeasurements;
6、Finally,principleofthesystemscalibrationanddatafusionmethodareconducted.Experimentalresultsshowthefeasibilityandvalidityofthepositionposemeasurementsystem.Keywordsopticalmeasurement;positionposemeasurement;monoocularcamera;laserrangefindingsensor;datafusionOCIS
7、codes120.0280;110.3925;280.3400;150.1135;150.56701引言测量方法。单目测量由于结构简单、测量灵活,仅使用一台摄像机即可测量出合作目标相对于摄像机的摄像测量具有精度高、非接触和成本低等优点,有着广阔的应用领域,根据测量过程中使用到的摄三维姿态数据和三维位移数据,得到了广泛的研究[1~3]像机数目的不同一般可以分为单目测量方法和多目和应用,尤其是在基于多像机接力传递的大型收稿日期:20100702;收到修改稿日期:20100915基金项目:国家自然科学基金(10
8、727202)资助课题。作者简介:晁志超(1982),男,博士研究生,主要从事多像机接力传递摄像测量、像机网络摄像测量等方面的研究。Email:bigchao666@yahoo.com.cn导师简介:于起峰(1958),男,中国科学院院士,博士生导师,主要从事视觉导航与精密光学测量等
