基于图像技术的定位定姿传感器研制
定位系统在现代生活里无处不在,自从以GPS为代表的卫星导航定位技术出现以来,其覆盖范围广、不受气候影响、操作自动化等优良性质使它在全球得到了广泛应用。

随着我国北斗系统投入民用,并正式提供区域定位导航服务,使用导航卫星进行定位导航已经基本满足人们对室外定位导航服务的需求。

在室内环境中,个人用户、智能车辆等对定位也有迫切的需求。

然而在城市复杂的建筑环境中,由于建筑物的遮挡,影响了被导航物体接收卫星导航信号的稳定性,从而导致导航卫星在室内的定位精度下降。

为了弥补这一缺陷,各种室内定位技术应运而生,现常用的定位技术有射频、蓝牙、Wi-Fi、红外线、超声波和基于计算机视觉的定位定姿方法等。

在工业生产过程中,为了不受生产环境的影响,多选用利用计算机视觉的定位方法。

因此研制一种可以应用在工业环境中的,能实现快速、高精度的室内定位定姿系统具有重要意义。

利用图像点与其对应的空间场中的点的几何不变量,实现图像点与空间点的匹配;对相机的后方交会方法进行了研究,提出一种利用单应性矩阵的后方交会算法;搭建定位定姿传感器的硬件系统和软件系统,完成对定位定姿传感器的研制。

主要研究内容和结果如下:1.研究了透视投影变换中三维空间的共面五点投影至二维图像的对应五点间的不变量,并利用该不变量实现三维空间点与二维图像点间的匹配对应。

2.研究了一种新的后方交会算法,该算法通过空间三个点建立一个临时坐标系,利用三个点在临时坐标系下的部分坐标分量为0的特点,将后方交会求解转换为一个三元二次方程组的求解,并用牛顿迭代法求解出该方程组的解。

3.设计了定位定姿传感系统的硬件平台,开发了三维空间点到二维图像点间的匹配及定位定姿算法软件。