空间机器人双目视觉测量系统精度分析

《空间机器人双目视觉测量系统精度分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第23卷第1期2叭7年2月载人航天MannedSpacenightV01．23No．1Feb．2017空问机器人双目视觉测量系统精度分析邸男．田睿(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所图像处理技术研究部，长春130033)摘要：鉴于现有的精度分析方法多为针对相机参数对精度影响的定性分析而缺少针对特定系统的量化分析模型．建立了双目测量系统数学模型．推导出相机参数、摆放角度、摆放基线、加工装调精度与系统精度之间的解析关系。利用该解析关系可以根据系统的精度要求，确定相机的参数、光学系统的安装精度、加工精度等参数，从而实现了可量化的系统设计，同时给出了完

2、整的示例计算。关键词：双目视觉测量；精度分析；误差分析：量化分析中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1674-5825(2017)01旬076旬6PrecisionAnalysisofBinocularVisionMeasurementSysteminSpaceRobotsDINan．TIANRui(DepartmentofImageProcessing，ChangchunInstituteof0ptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun13003

3、3，China)Abstract：Thecurrentprecisionanalysismethodsaremainlyfocusingonthequalitativeanalysisoftheef亿ctsofthecameraparametersontheprecisioninstead“thequantitativeanalysisofthespecif-icsystem．Inthisp印er，amodelforthebinocularvisionmeasurementsystemwasestablishedandanalyticalrelat

4、ionshipamongthecameraparameters，thefixan91e，thebaseline，themachiningprecisionandthesystemprecisionwasderived．Onthisbasis，thecameraparameters，theinstalla—tionprecisionandthemachiningprecisionoftheopticalsystemcouldbedete瑚inedaccordingtotheprecisionrequirementsofthesystem．Thusth

5、equantmablesystemdesigncouldberealizedandacompletecalculationexamplewasgiven．Keywords：binoculanrisionmeasurementsystem；precisionanalysis；erroranalysis；quantitativeanalysis1引言空间机器人的准确识别和定位需要航天员的控制，为使航天员对外界环境具有身临其境的感觉．目前多采用双目视觉测量系统，将机器人所观察到的场景真实地反映到航天员的视野中[1]。因此，双目视觉测量系统的精度直接关系空

6、间机器人的工作成效【2_3j。目前，许多学者对双目立体视觉系统精度进行了深入的研究，但大部分研究都是从理论方面讨论几何参数对已建立的双目立体视觉系统测量精度的影响，如文献[4]分析了数字量化效应对精度的影响；文献[5-7]讨论了光轴与基线的夹角、基线长度、焦距等对系统测量精度的影响．但是没有联系实际论述物距对系统精度的影响：文献『8]分析了摄像机标定精度、镜头参数及系统结构参数对系统测量精度的影响。目前已知双目立体视觉系统精度与空间点在图像平面的成像误差密切相关，该误差由相机的内部结构误差产生，但目前大部分研究对相机内部误差讨论较少，因此常将空问点

7、成像误差近似取1像元或o．5像元。本文试图建立相机内部误差与空间点成像误差间的解析关系，确定成像误差。将该误差带入到精度计算模型中，从而得到相机内部误差与系统精度之间的解析关系，即建立了系统设计与精度之间的联系，保证系统满足收稿日期：2015旬8．10：修回日期：2016旬8—16第一作者：邸男，女，博士，副研究员，研究方向为视觉测量。E—mail：din@ciomp．”．cn2·L‰爨淼魄影响成像点坐通过相机内部机械结构刚到，影“‘q飙陋风土标的鬟黧募光轴与成f象系统的成f象面不垂直，黼2黧嬲茇徽蒜恙婴譬篇锛纛嚣裂菽为饯．如图1所示。根据正弦定理

8、得虱L1)“o二7：△1一丛璺翌堂皇旦生_(1)面一sin(190。一a一9)△。：黑等等@’了基裟黧鬻需茄要了理想成像面