›› 2016, Vol. 36 ›› Issue (5): 48-.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2016.0057

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基于单目三维重构的空间非合作目标相对测量

李永飞, 王仕成, 杨东方, 孙大为   

  1. 火箭军工程大学控制工程系,西安710025
  • 收稿日期:2015-12-25 修回日期:2016-04-28 出版日期:2016-10-25 发布日期:2016-08-22

Aerialrelativemeasurementbasedonmonocularreconstructionfornoncooperationtarget

 LI  Yong-Fei, WANG  Shi-Cheng, YANG  Dong-Fang, SUN  Da-Wei   

  1. DepartmentofControlEngineering,RocketForceUniversityofEngineering,Xi′an710025,China
  • Received:2015-12-25 Revised:2016-04-28 Online:2016-10-25 Published:2016-08-22

摘要: 为了解决非合作目标的相对测量问题,提出了一种基于单目图像序列目标重构结果的非合作目标相对位姿测量方法。该方法将目标的三维重构与相机的位姿信息计算相结合,首先利用观测前期得到的图像序列,通过非线性优化算法计算得到目标上部分三维点坐标;然后基于该三维点集合,建立递推深度模型,对相机的相对位姿信息和新观测到的目标点同时进行卡尔曼滤波估计。航拍测量试验表明,随着图片数量的增多,精确重构点的比例(重投影误差小于1个像素的点)不断提高,80%的图像中精确重构点比例优于89%;基于公共数据集的试验表明,该算法对姿态估算精度可达1°以内,位置测量的精度可达到2cm以内。以上试验结果表明,该算法具有较高的测量精度。

关键词: 目标重构, 相对位姿测量, 单目视觉, 非合作目标

Abstract: Amonocularvisionbasedrelativepositionandattitudemeasurementalgorithmwaspresented,whichcombinedthereconstructionoftargetswiththemeasurementofrelativepositionsandattitudefornoncooperationtargets.Firstly,aseriesofpointsonthetargetswerereconstructedusingtheimagesobtainedintheearliermeasurementwithafastandgloballyconvergentstructureandmotionestimation.Secondly,therelativepositionandattitudewerecalculatedbyusingaKalmanfilterbasedonrecursivedepthparametrization,inwhichnewpointsobservedfromnewimageswererecoveredandaddedtothe3Dpointsettoimprovetheaccuracyandrobustnessofthemeasurement.Experimentresultshowsthattheattitudemeasurementcanachieveanaccuracyhigherthan1°,andthepositionmeasurementcanachieveanaccuracyhigherthan2cm,whichindicatesthehighprecisionoftheproposedalgorithm.

Key words: targetreconstruction, measurementforrelativepositionandattitude, monocularvision, noncooperationtarget