【技术实现步骤摘要】
本申请涉及红外光学测量，特别是涉及一种合作模式下的双动平台相对位姿测量方法、装置及设备。
技术介绍
1、双动平台之间的准确交互对于机械系统的自主性和智能化至关重要。双动平台具有不同的运动形式，且处于复杂多变的环境中，要实现双动平台之间准确交互，关键技术难题在于如何对双动平台之间的相对位姿进行快速精确测量。
2、目前基于合作模式的双动平台位姿测量手段主要包括基于平面合作标志和基于可见光led及反射标志两种方法。基于apriltags、artags、aruco等目前常用的平面合作标志的位姿测量方法在两个用于交互的平台上分别布设平面合作标志和搭载图像采集系统，通过矩形检测、模板匹配的方式检测合作标志并解算标志id和标志所在平台与图像采集系统之间的相对位姿参数，此类方法需要占据较大的平台面积，使用领域较为受限。基于可见光led及反射标志的位姿测量方法在杂乱光照环境下性能严重下降且无法胜任具有全天时、全天候要求的任务。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种适应于全天时、全天候，且能够快速、高精度地解算双动平台之间地相对位姿的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法、装置及设备。
2、一种合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，所述方法包括：
3、构建第一平台的布设模型，所述布设模型包括若干红外标志灯，确定所述红外标志灯在第一平台上的三维坐标数据；
4、在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图
5、根据所述三维坐标数据与所述二维坐标数据进行计算得到候选位姿，然后对所述候选位姿进行对应性验证，得到位姿估计结果；
6、根据连续两帧红外图像的所述位姿估计结果对当前帧位姿进行预测，得到当前帧位姿预测结果，然后对当前帧位姿预测结果进行对应性验证，得到当前帧估计位姿；
7、基于最小化重投影误差对所述当前帧估计位姿进行迭代优化求解，得到所述第一平台与所述第二平台之间的相对位姿；
8、根据所述相对位姿调节所述第一平台与所述第二平台的相对位置。
9、其中一个实施例中，所述布设模型中的红外标志灯为非对称、不共面、分散布置。
10、其中一个实施例中，所述图像采集系统采用与所述红外标志灯波段对应的滤波片获取红外图像。
11、其中一个实施例中，其特征在于，在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图像，然后对所述红外图像中的各红外标志灯进行定位，获取各红外标志灯在红外图像中的二维坐标数据，包括：
12、在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图像；
13、对所述红外图像进行阈值分割，得到二值灰度图像；对所述二值灰度图像进行处理，去除噪点及不规则凸包后，定位二值灰度图像中所述红外标志灯的光斑中心；
14、考虑畸变成像误差，对所述红外标志灯的光斑中心进行校正，得到所述红外标志灯在红外图像中的二维坐标。
15、其中一个实施例中，所述红外标志灯在红外图像中的二维坐标表示为：
16、
17、式中，dj′(xj′，yj′)表示红外标志灯中心；k1，k2，k3表示与径向畸变相关的相差系数；r表示待处理点离坐标系原点的距离；(u，v)表示理想成像点的归一化图像平面坐标；p1，p2表示与切向畸变相关的相差系数。
18、其中一个实施例中，根据所述三维坐标数据与所述二维坐标数据进行计算得到候选位姿，然后对所述候选位姿进行对应性验证，得到位姿估计结果，包括：
19、分别对所述二维坐标数据与所述三维坐标数据进行分组，并将所述二维坐标数据与所述三维数坐标数据形成对应关系后，采用pnp算法进行计算，得到若干第一候选位姿；
20、设定阈值，通过重投影方法对所述第一候选位姿的对应性进行判断，得到位姿估计结果。
21、其中一个实施例中，根据连续两帧红外图像的所述位姿估计结果对当前帧位姿进行预测，得到当前帧位姿预测结果，然后对当前帧位姿预测结果进行对应性验证，得到当前帧估计位姿，包括：
22、基于匀速运动假设，通过连续两帧的所述位姿估计结果进行线性预测，得到当前帧位姿预测结果；
23、根据所述当前帧位姿预测结果，将各所述红外标志灯与所述红外标志灯的光斑中心对应，然后采用pnp算法进行计算，得到若干第二候选位姿；
24、设定阈值，通过重投影方法对所述第二候选位姿的对应性进行判断，得到当前帧估计位姿。
25、其中一个实施例中，最小化重投影误差公式表示为：
26、
27、式中，表示将红外合作标志灯根据位姿矩阵p投影到相机图像中；l表示红外合作标志灯3d位置；d表示标志灯光斑2d位置检测结果；表示红外合作标志灯3d位置与标志灯成像光斑2d检测结果的对应关系。
28、一种合作模式下的双动平台相对位姿测量装置，所述装置包括：
29、布设模型构建模块，用于构建第一平台的布设模型，所述布设模型包括若干红外标志灯，确定所述红外标志灯在第一平台上的三维坐标数据；
30、红外图像处理模块，用于在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图像，然后对所述红外图像中的各红外标志灯进行定位，获取各红外标志灯在红外图像中的二维坐标数据；
31、位姿假设验证模块，用于根据所述三维坐标数据与所述二维坐标数据进行计算得到候选位姿，然后对所述候选位姿进行对应性验证，得到位姿估计结果；
32、初始位姿预测模块，用于根据连续两帧红外图像的所述位姿估计结果对当前帧位姿进行预测，得到当前帧位姿预测结果，然后对当前帧位姿预测结果进行对应性验证，得到当前帧估计位姿；
33、位姿参数优化模块，基于最小化重投影误差对所述当前帧估计位姿进行迭代优化求解，得到所述第一平台与所述第二平台之间的相对位姿；
34、平台位姿调整模块，用于根据所述相对位姿调节所述第一平台与所述第二平台的相对位置。
35、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述方法的步骤。
36、上述合作模式下的双动平台相对位姿测量方法、装置及设备，通过构建第一平台的布设模型，布设模型包括若干红外标志灯，确定红外标志灯在第一平台上的三维坐标数据；在第二平台上设置图像采集系统，通过图像采集系统获取各红外标志灯的红外图像，然后对红外图像中的各红外标志灯进行定位，获取各红外标志灯在红外图像中的二维坐标数据；根据三维坐标数据与二维坐标数据进行计算得到候选位姿，然后对候选位姿进行对应性验证，得到位姿估计结果；根据连续两帧红外图像的位姿估计结果对当前帧位姿进本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述布设模型中的红外标志灯为非对称、不共面、分散布置。
3.根据权利要求2所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述图像采集系统采用与所述红外标志灯波段对应的滤波片获取红外图像。
4.根据权利要求1至3任一项所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图像，然后对所述红外图像中的各红外标志灯进行定位，获取各红外标志灯在红外图像中的二维坐标数据，包括：
5.根据权利要求4所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述红外标志灯在红外图像中的二维坐标表示为：
6.根据权利要求4所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，根据所述三维坐标数据与所述二维坐标数据进行计算得到候选位姿，然后对所述候选位姿进行对应性验证，得到位姿估计结果，包括：
8.根据权利要求5至7任一项所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，最小化重投影误差公式表示为：
9.一种合作模式下的双动平台相对位姿测量装置，其特征在于，所述装置包括：
10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述布设模型中的红外标志灯为非对称、不共面、分散布置。
3.根据权利要求2所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述图像采集系统采用与所述红外标志灯波段对应的滤波片获取红外图像。
4.根据权利要求1至3任一项所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，在第二平台上设置图像采集系统，通过所述图像采集系统获取各所述红外标志灯的红外图像，然后对所述红外图像中的各红外标志灯进行定位，获取各红外标志灯在红外图像中的二维坐标数据，包括：
5.根据权利要求4所述的合作模式下的双动平台相对位姿测量方法，其特征在于，所述红外标志灯在红外图像中的二维坐标表示为：
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓亮，陈知颖，周颉鑫，王秋富，郭良超，张倬，陈霖，陈泉瑞，尚洋，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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