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《一种基于视觉成像的快速收敛的位姿测量算法及实验研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第Z8卷第4期航空学报Vol.Z8No.4ZOO7年7月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJulyZOO7文章编号!lOOO-6893(ZOO7DO4-O943-O5一种基于视觉成像的快速收敛的位姿测量算法及实验研究张志勇,张靖,朱大勇(电子科技大学光电信息学院,四川成都6lOO54DAfastConvergentposeestimationAlgorithmandexperimentsbasedonvisionimagesZ~ANGZhi-yong,Z~ANGJing,Z~UDa-yong(SchoolofOpto-Electroni
2、cInformation,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu6lOO54,ChinaD摘要:由三维目标与其二维图像估计相对于目标的位置和姿态是计算机视觉成像中的一个重要问题0正交迭代(OID算法是一种快速~且能全局收敛的姿态估计方法,但是当数据恶化时,不能给出正确的旋转矩阵0本文改进了该算法中旋转矩阵求解方法,避免了旋转矩阵求解中出现的错误0建立了模拟实验系统,使用改进的算法进行测量,在O.45～5.ZOm的范围内,摄像机到目标距离的相对误差小于O.4l%3在距离为3m时,旋转角度测量误差小于
3、l.80数学仿真结果表明,改进后算法的抗噪声能力得到改善,结果更为准确,且能快速收敛0关键词!近景摄影测量3视觉导航3计算机视觉3位姿测量3交会对接中图分类号:V4483TP39l.4l文献标识码:AAbstract:Cameralocationandposeestimationfromthe3DobjectanditsZDimageareimportantproblemsincomputervision.Theorthogonaliteration(OIDalgorithmisanalyzed,therotationalmatrixsolutionisrefined.E
4、xperimentresultsshowthat,usingtheimprovedalgorithm,therelativeerrorsofdistancefromcameratoob-jectarelessthanO.4l%,intherangeofO.45～5.ZOm,andtherotationangleerrorsarelessthanl.8inadistanceof3m.Simulationresultsshowthattheimprovedmethodcanfastconverge,rapidly,increasethenoiseresistanceperfo
5、rmance,andgivemoreaccuraterotationandtranslationparametersascomparedwiththeOIalgorithmwhenthedatacorrupted.Keywords:close-rangephotogrammetry3visionnavigation3computervision3poseestimationr3rendezvousanddocking计算机视觉引导在航天器空间交会对接~无共线性误差作为目标函数,采用迭代求解方法,可人机着降等领域中有着重要的应用0美国~日本同时计算出旋转矩阵和平移矩阵,具有
6、迭代次数等国已实现的多次航天器的对接中,在最后逼近少~计算速度快的特点,可用于实时测量0其仿真[l-Z阶段都使用了视觉传感器进行导航0该系统结果表明,旋转矩阵的求解较为准确,但是在近距是通过建立三维目标特征点与其二维成像点之间离计算平移矩阵时误差较大0如果能提高该算法的投影模型,根据摄影测量算法获取相对于目标的计算精度,结合其实时性的优点,就可以得到一飞行器的位姿参数0种能满足空间交会对接要求的实时~准确的位姿已有众多学者对摄影测量算法进行了研究0测量方法0按文献[5的方法计算时,发现当旋转对于4个非共线的特征点,可以采用线性算法得矩阵的行列式为-l时,会导致计算结果误差
7、较到位姿的解析解3对4个以上的特征点,一般采用大0文献[6对于姿态估计中最小二乘问题提出非线性算法可求得最优解3然而多数的非线性方了一种具有闭合解的求解方法,当数据恶化时也法需要先由线性算法求出一个初始解,才能收敛能给出正确的位姿参数0在文献[6的基础上,本到正确解,且计算过程较复杂,系统的实时性受到文对OI算法进行了完善,避免了旋转矩阵计算[3-5影响0出错的情况0对改进后的算法做了进一步的分析文献[5提出了一种姿态估计算法:正交迭代和数学仿真,搭建了模拟测量实验系统,数学仿真(OrthogonalIteration,OID
