一种鲁棒的2D激光雷达和摄像机最小解标定方法

因为P3P问题固有的结构缺陷,二维激光雷达和摄像机的最小解标定方法存在数值稳定性差、精度较差等问题。针对上述问题,本文提出了一种鲁棒的最小解标定方法,对P3P问题的求解算法和最优解选择误差度量进行改进。首先,根据3个棋盘格构建的P3P问题,利用改进的RP3P算法进行求解,提高了解的稳定性。然后,基于可信度加权观测概率设计了一种的最优解选择策略,提高了所选解的准确性。根据实验结果可知,本文的算法在标定结果的精度和有效性上得到明显改善。仿真实验中,在不同噪声水平下,相比于Francisco方法和Hu方法,本文方法的有效解概率提高了5%~41%和2%~20%,旋转矩阵精度提高了2°~6°和1.5°~2°,平移向量精度提高了180~520 mm和150~180 mm,性能提高明显。

基于特征跟踪的空间交会接近目标位姿测量研究

基于模拟航天器交会对接的地面实验系统,提出一种相对位姿测量算法,在保证测量精度的基础上,对特征提取具有稳健性,同时计算效率更高。首先使用自适应阈值方法对特征进行判断和提取,然后采用倒序搜索的算法,对第一帧在全局范围内进行搜索,后续的图像利用Kalman滤波器进行预测估计搜索,极大地提高了搜索效率和抗干扰能力,再由提取到的特征点信息利用P3P等算法进行追踪航天器和目标航天器的相对位姿计算,将此结果传递给控制系统以使控制系统发出相应的指令。实验结果显示,可缩小搜索区间范围至2像素,计算精度为0.001m和0.001°,同时计算速度提高63.2%。

一种可靠的2D激光雷达和摄像机标定方法

2维激光雷达和摄像机的最小解标定方法存在精度较差、解缺失等不足,为此,提出了一种新的可靠最小解标定方法。首先,利用透视相似三角形(perspective similar triangle,PST)算法求解3个棋盘格构建的P3P(perspective three points,P3P)问题,并通过多项式极值点获取缺失的解,提高了算法对噪声的抗干扰能力。其次,提出基于两类激光点约束的误差度量模型来评估多解的误差程度,从而更准确地从标定结果的多解中选取最优解。实验结果表明,该文算法相比于文献中的FRANCISCO算法和HU算法,能明显提高有效解概率和标定精度;在不同噪声水平下,该文算法的有效解概率提高了5%—20%和5%—13%,旋转矩阵精度提高了46%—63%和41%—47%,平移向量精度提高了170—430mm和120—170mm,性能提高明显。