一种交会对接用相机内参数的标定方法

摘要

交会对接用相机内参数的标定方法，是一种基于光学外标法对相机有效焦距和图像中心进行标定并精确建立相机坐标系的方法，通过利用光学镜头光轴指向基准建立相机视线方向的坐标轴和相机测量数学模型中焦距随距离变化而变化的思想建立有效焦距曲线等方法，解决了难以同时实现位置和姿态测量精度，以及沿视线方向位置测量精度较低的技术难题。

主权项

1.一种交会对接用相机内参数的标定方法，其特征在于步骤如下：(1)建立CCD相机坐标系，原点为CCD相机上放置的基准镜相互垂直的三个面的过十字刻线中心的法线在空间上的交点，所述三个面中法线与基准镜前端面法线平行的镜面的法线方向为Z轴，指向大地方向的基准镜面的法线方向为Y轴，X轴与Y轴和Z轴符合右手定则；(2)选取均匀覆盖相机测量距离和相机视场的点作为已知测点，利用CCD相机对已知测点测量，对相机的相面中心坐标x_p，y_p和焦距f_p进行标定，步骤为：(21)选取相机中心坐标和焦距的初值(22)计算F_k＝(f₁，f₂，...，f_n)(f₁，f₂，...，f_n)^T，其中i＝1，2.....，n，n为已知测点个数，<>表示内积运算，为第i个已知测点在大地坐标系下的坐标，χ_j为相机在不同位置下测量的第i个已知测点在CCD相机坐标系的坐标，和为与χ_j对应的位置下测量的第i个已知测点在相机像平面上的坐标，和分别为矩阵R的第一行、第二行和第三行，R为大地坐标系和CCD相机坐标系之间的转换矩阵；(23)若求得的F_k满足精度要求，则求得的分别作为第i个已知测点下相机的相面中心坐标和焦距，否则调整直至F_k满足精度要求；(24)不断重复步骤(21)～(23)，将得到的各已知测点下相机的相面中心坐标进行几何平均，得到相机的相面中心坐标x_p，y_p，同时将得到的各已知测点下相机的焦距连接起来形成相机的焦距曲线；(3)将步骤(2)确定的相机焦距曲线和相面中心坐标作为相机自带姿态位置求解软件的初始值，对所有已知测点计算姿态位置并与步骤(2)的测量结果进行比较，由此得到CCD相机的测量误差。