基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置制造方法及图纸

本申请属于机载惯性导航部件安装误差测量技术领域，具体涉及一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法，包括以下步骤：三维重建步骤：在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件的安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；误差计算步骤：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差。此外，涉及一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测装置包括：三维重建模块，用于在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；误差计算模块：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差。

【技术实现步骤摘要】
基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置
本申请属于机载惯性导航部件安装误差测量
，具体涉及一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置。
技术介绍
惯性导航部件为惯性组合导航系统的核心部件，用于实时测量、解算载机的姿态、加速度、速度、位置等导航参数，为保证其精度，惯性导航部件的安装面相对于载机基准的安装误差需控制在允许的误差范围之内，安装误差包括航向误差、俯仰误差、横滚误差。现有技术中，利用象限仪测量俯仰误差和横滚误差，由于象限仪只能测量相对水平面的误差，因此，利用其测量俯仰误差和横滚误差时需先将载机调整至水平状态，过程繁琐；利用激光跟踪仪测量航向误差，在使用激光跟踪仪对航向误差进行测量时，需要借助精密加工的辅助工装测得机体坐标系下的纵向前后的两个孔位坐标，过程费时、费力。因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法及装置，以克服或减轻上述至少一方面的缺陷。本申请的技术方案是：一方面提供一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法，包括以下步骤：三维重建步骤：在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；误差计算步骤：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差。根据本申请的至少一个实施例，三维重建步骤包括：相机标定步骤：对第一相机及第二相机进行标定，得到第一相机及第二相机的内外参数；图像获取步骤：基于第一相机获取第一图像，基于第二相机获取第二图像；其中，第一图像及第二图像中均包括安装面的图像以及载机基准的图像特征提取步骤：提取第一图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第一安装面特征点，以及提取第一图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第一安装面航向特征点；提取第一图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第一载机基准特征点；提取第二图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第二安装面特征点，以及提取第二图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第二安装面航向特征点；提取第二图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第二载机基准特征点；特征点匹配步骤：对第一安装面特征点及第二安装面特征点进行匹配，得到安装面匹配特征点；对第一安装面航向特征点及第二安装面航向特征点进行匹配，得到航向匹配特征点；对第一载机基准特征点及第二载机基准特征点进行匹配，得到载机基准匹配特征点；坐标转化步骤：根据安装面匹配特征点在第一相机像素坐标系及第二相机像素坐标系下的像素坐标、航向匹配特征点在第一相机像素坐标系及第二相机像素坐标系下的像素坐标、载机基准匹配特征点在第一相机像素坐标系及第二相机像素坐标系下的像素坐标、内外参数，得到安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标；三维坐标重建步骤：根据安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对安装面进行三维重建；根据航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对航向特征进行三维重建；根据载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对载机基准进行三维重建；其中，选定相机为第一相机或第二相机。根据本申请的至少一个实施例，相机标定步骤包括利用棋盘靶标对第一相机及第二相机进行标定，得到第一相机的内部参数fp1，up1，vp1，dx1，dy1，第二相机的内部参数fp2，up2，vp2，dx2，dy2，以及外部参数Rc1c2、tc1c2；其中，fp1为第一相机的焦距；up1、vp1是第一相机图像中心点的像素坐标；dx1，dy1分别为第一相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；fp2为第二相机的焦距；up2、vp2是第二相机图像中心点的像素坐标；dx2，dy2分别为第二相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；Rc1c2、tc1c2表示第一相机坐标系与第二相机坐标系的相对位置关系，Rc1c2为旋转矩阵、tc1c2为平移向量。根据本申请的至少一个实施例，坐标转化步骤包括：像素及图像坐标转化步骤：根据安装面匹配特征点在第一相机像素坐标系下的像素坐标及up1，vp1，dx1，dy1，得到安装面匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标；根据航向匹配特征点在第一相机像素坐标系下的像素坐标及up1、vp1、dx1、dy1，得到航向匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标；根据载机基准匹配特征点在第一相机像素坐标系下的像素坐标及up1、vp1、dx1、dy1，得到载机基准匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标；根据安装面匹配特征点在第二相机像素坐标系下的像素坐标及up2、vp2、dx2、dy2，得到安装面匹配特征点在第二相机图像坐标系下的图像坐标；根据航向匹配特征点在第二相机像素坐标系下的像素坐标及up2、vp2、dx2、dy2，得到航向匹配特征点在第二相机图像坐标系下的图像坐标；根据载机基准匹配特征点在第二相机像素坐标系下的像素坐标及up2、vp2、dx2、dy2，得到载机基准匹配特征点在第二相机图像坐标系下的图像坐标；图像及相机坐标转化步骤：根据安装面匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及fp1、fp2、Rc1c2、tc1c2，得到安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标；根据航向匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及fp1、fp2、Rc1c2、tc1c2，得到航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标；根据载机基准匹配特征点在第一相机图像坐标系下的图像坐标、其在第二相机图像坐标系下的图像坐标、以及fp1、fp2、Rc1c2、tc1c2，得到载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标。根据本申请的至少一个实施例，三维坐标重建步骤包括：安装面三维重建步骤：根据安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标，采用多元素拟合方法对惯性导航部件的安装面进行三维重建；航向特征三维重建步骤：根据航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标，采用多元素拟合方法对航向特征进行三维重建；载机基准三维重建步骤：根据载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标，采用多元素拟合方法对载机基准进行三维重建。根据本申请的至少一个实施例，误差计算步骤包括：俯仰误差计算步骤：基于三维重建的安装面及三维重建的载机基准，计算惯性导航安装面与载机基准间的俯仰误差；横滚误差计算步骤：基于三维重建的安装面及三维重建的载机基准，计算惯性导航安装面与载机基准间的横滚误差；航向误差计算步骤：基于三维重建的航向特征及三维重建的载机基准，计算惯性导航安装面与载机基准间的俯仰误差。根据本申请的至少一个实施例，俯仰误差为XZ交线与三维重建的载机基准X轴的夹角；XZ交线为三维重建的惯性导航安装面与三维重建的载机基准的XZ平面的交线。根据本申请的至少一个实施例，横滚误差为俯仰误差为YZ交线与三维重建的载机基准Y轴的夹角；YZ交线为三维重建的惯性导航安装面与三维重建的载机基准的YZ平面的交线。根据本申请的至少一个实施例，航向误差本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：三维重建步骤：在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件的安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；误差计算步骤：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差。

【技术特征摘要】
1.一种基于计算机视觉的惯性导航部件安装误差检测方法，其特征在于，包括以下步骤：三维重建步骤：在同一坐标系下对惯性导航部件的安装面、惯性导航部件的安装面上的航向特征以及载机基准进行三维重建；误差计算步骤：基于三维重建的安装面、航向特征以及载机基准计算惯性导航部件安装误差。2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述三维重建步骤包括：相机标定步骤：对第一相机及第二相机进行标定，得到所述第一相机及所述第二相机的内外参数；图像获取步骤：基于所述第一相机获取第一图像，基于所述第二相机获取第二图像；其中，所述第一图像和所述第二图像中均包括安装面的图像以及载机基准的图像；特征提取步骤：提取所述第一图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第一安装面特征点，以及提取所述第一图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第一安装面航向特征点；提取所述第一图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第一载机基准特征点；提取所述第二图像中安装面图像的特征点，该特征点称为第二安装面特征点，以及提取所述第二图像中安装面图像上表征安装面航向特征的特征点，该特征点称为第二安装面航向特征点；提取所述第二图像中载机基准图像的特征点，该特征点称为第二载机基准特征点；特征点匹配步骤：对所述第一安装面特征点及所述第二安装面特征点进行匹配，得到安装面匹配特征点；对所述第一安装面航向特征点及所述第二安装面航向特征点进行匹配，得到航向匹配特征点；对所述第一载机基准特征点及所述第二载机基准特征点进行匹配，得到载机基准匹配特征点；坐标转化步骤：根据所述安装面匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述航向匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述载机基准匹配特征点在所述第一相机像素坐标系及所述第二相机像素坐标系下的像素坐标、所述内外参数，得到所述安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、所述航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标、所述载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标；三维坐标重建步骤：根据所述安装面匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述安装面进行三维重建；根据所述航向匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述航向特征进行三维重建；根据所述载机基准匹配特征点在选定相机坐标系下的三维坐标对所述载机基准进行三维重建；其中，所述选定相机为所述第一相机或所述第二相机。3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于，所述相机标定步骤包括利用棋盘靶标对所述第一相机及所述第二相机进行标定，得到所述第一相机的内部参数fp1，up1，vp1，dx1，dy1，所述第二相机的内部参数fp2，up2，vp2，dx2，dy2，以及外部参数Rc1c2、tc1c2；其中，fp1为所述第一相机的焦距；up1、vp1是所述第一相机图像中心点的像素坐标；dx1，dy1分别为所述第一相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；fp2为所述第二相机的焦距；up2、vp2是所述第二相机图像中心点的像素坐标；dx2，dy2分别为所述第二相机像素在图像平面x轴和y轴上的物理尺寸；Rc1c2、tc1c2表示所述第一相机坐标系与所述第二相机坐标系的相对位置关系，Rc1c2为旋转矩阵、tc1c2为平移向量。4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述坐标转化步骤包括：像素及图像坐标转化步骤：根据所述安装面匹配特征点在所述第一相机像素坐标系下的像素坐标及up1，vp1，dx1，dy1，得到所述安装面匹配特征点在所述第一相机图像坐标系下的图像坐标；根...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺涛，李冲辉，何权荣，何嵘，陈江苏，
申请(专利权)人：中国直升机设计研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36