火星多光谱相机的地面几何标定研究

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009

1.
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119;中国科学院大学, 北京 101408
2.
中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119

Ground Geometric Calibration of Mars Multispectral Camera

1.
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China;University of Chinese Academy of Science, Beijing 101408, China
2.
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China

摘要:随着航空航天技术的飞速发展，作为地球近邻的火星成为当今国际空间大国的主要研究目标。为完成火星巡视区形貌和地质探测任务，可直接使用多光谱相机获取的高分辨率真彩色图像作为观测手段。为寻找着陆点，火星多光谱相机应具备精确定位的测绘功能，因此需进行几何标定估计其内方位元素。通过张正友标定算法提供初值，然后以改进的Heikkilä算法完成几何标定，经过分析标定结果的不确定度，探究实验误差来源，提出改进方法，最终获得满足要求的标定参数，为实现图像融合、三维重建等计算机视觉领域奠定坚实的基础。
- 火星多光谱相机/
- 几何标定/
- 不确定度分析
Abstract:With the rapid development of aerospace technology, as the near neighbor of the Earth, the Mars has become the main research target of the leading space power in the world. To complete the Mars patrolling area topography and geological exploration missions, true color images with high resolution obtained by multispectral cameras can be used directly as observations. In order to find the landing point, the Mars multispectral camera should possess the mapping function with precise positions, so it is necessary to conduct the geometric calibration for measuring intrinsic elements. The Zhang Zhengyou calibration algorithm is used to provide initial values, and then combined with the improved Heikkilä algorithm in this paper. After analyzing the uncertainty of the calibration results, and finding out the source of experimental errors, an improved method for calibration parameters is proposed to meet the requiremens, which lays a solid foundation for 3D reconstruction and other fields of computer vision.
- Mars multispectral camera/
- geometric calibration/
- uncertainty analysis

[1]	王卫文,杨威,罗剑,等. 一种新的相机外参数标定方法[J]. 半导体光电,2014,35(6):1127-1130 WANG W W,YANG W,LUO J,et al. A new camera calibration method for extrinsic parameters[J]. Semiconductor Optoelectronics,2014,35(6):1127-1130
[2]	郑逢杰,余涛,袁国体,等. 相机几何标定方法综述[J]. 太原科技,2010(2):72-73 ZHENG F J,YU T,YUAN G T,et al. Camera geometry calibration method review[J]. Taiyuan Science and Technology,2010(2):72-73
[3]	邱茂林. 计算机视觉中摄像机定标综述[J]. 自动化学报,2000,26(1):43-55 QIU M L. Camera calibration in computer vision[J]. Acta Automatica Sinica,2000,26(1):43-55
[4]	吴渊凯,卞新高. 计算机视觉中摄像机标定的实验分析[J]. 电子测量技术,2016,39(11):95-99 WU Y K,BIAN X G. Experimental analysis of camera calibration in computer vision[J]. Electronic Measurement Technology,2016,39(11):95-99
[5]	赵育良,李开端. 利用线性CCD自动测量航空相机镜头的焦距[J]. 光学技术,2002,28(2):163-164 ZHAO Y L,LI K D. Automatic measurement of the focal length of aerial camera lens using linear CCD[J]. Optical Technique,2002,28(2):163-164
[6]	王卓君,杨群丰,范凯,等. 一种相机标定方法的探讨[J]. 机电工程技术,2015,44(12):99-101 WANG Z J,YANG Q F,FAN K,et al. A method of camera calibration[J]. Mechanical & Electrical Engineering Technology,2015,44(12):99-101
[7]	ZHANG Z. A flexible new technique for camera calibration[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2000,22(11):1330-1334
[8]	柳溜. CE-3全景相机内方位元素标定技术研究[D],北京:中国科学院研究生院,2014. LIU L. Technology research to extrinsic element calibration in CE-3 panoramic camera[D]//Peking:University of Chinese Academy of Sciences,2014.
[9]	马颂德,张正友. 计算机视觉-计算理论与算法基础[M]. 北京:科学出版社,1998:50-73.
[10]	HEIKKILÄ J. Geometric camera calibration using circular control points[J]. IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,2000,22(11):1066-1077
[11]	HEIKKILA J,SILVEN O. A four-step camera calibration procedure with implicit image correction[C]//IEEE international conference on computer vision and pattern recognition.[S.l.]:IEEE,1997.
[12]	郝鑫. 摄像机标定参数的不确定性分析及三维测量[D]. 山西:山西大学,2014. HAO X. Uncertainty analysis and 3D measurement of camera calibration parameters[D]. Shanxi:Shanxi University,2014.
[13]	袁铭,苏显渝,刘晓青. 影响摄像机标定精度的因素分析[J]. 光学与光电技术,2018,8(4):18-21 YUAN M,SU X Y,LIU X Q. Factors affecting camera calibration accuracy[J]. Optics & Optoelectronic Technology,2018,8(4):18-21
[14]	HEIKKILA J, SILVEN O. Calibration procedure for short focal length off-the-shelf CCD cameras[C]//13th International Conference on Pattern Recognition, Austria:[s.n.], 1996.
[15]	陈晓燕,董志国,轧刚,等. 相机标定精度外界影响因素仿真及实验研究[J]. 太原理工大学学报,2016,47(1):6-20 CHEN X Y,DONG Z G,ZHI G,et al. The external factors simulation and experimental study in camera calibration accuracy[J]. Taiyuan University of Technology,2016,47(1):6-20
[16]	洪裕珍,任国强,孙健. 离焦模糊图像清晰度评价函数的分析与改进[J]. 光学精密工程,2014,22(12):3401-3408 HONG Y Z,REN G Q,SUN J. Analysis and improvement of defocused image clarity evaluation function[J]. Optical Precision Engineering,2014,22(12):3401-3408
[17]	惠守文. 航空测绘相机几何标定方法[J]. 红外,2013,34(9):13-18 HUI S W. Aeronautical mapping camera geometry calibration method[J]. Infrared magazine,2013,34(9):13-18
[18]	陈铎. 摄像机标定方法研究与实现[D]. 沈阳:东北大学,2008. CHEN D. Camera calibration method research and implementation[D]. Shenyang:Northeastern University,2008.
[19]	陆永耕. 数码相机内部参数标定[J]. 上海电机学院报,2010,15(2):97-100 LU Y G. Digital camera calibration of intrinsic elements[J]. Shanghai Institute of Motor,2010,15(2):97-100
[20]	寻言言,薛河儒,姜新华. 基于MATLAB的相机标定方法[J]. 内蒙古农业大学学报,2014,35(2):164-168 XUN Y Y,XUE H R,JIANG X H. Camera calibration method based on MATLAB[J]. Journal of Inner Mongolia Agricultural University,2014,35(2):164-168
[21]	王永强,费建锋,毕德学,等. 基于交比不变性的投影仪镜头畸变参数标定方法[J]. 测试技术学报,2008,22(4):283-286 WANG Y Q,FEI J F,BI D X,et al. Calibration method for the lens distortion parameter of projectors based on the non-denaturation[J]. Journal of Test and Measurement Technology,2008,22(4):283-286
[22]	陈一超, 刘秉琦, 黄富瑜. 超大视场红外双目视觉极线约束与空间定位[J]. 光子学报,2019,48(2):0211003 CHEN Y C, LIU B Q, HUANG F Y. Ultra-wide field infrared binocular vision epipolar constraint and spatial positioning[J]. Acta Photonica Sinica,2019,48(2):0211003

[1]	王森, 朱新波, 汪栋硕, 张旭光, 杨同智.火星环绕器全链路时间标定及发射日授时方法. 深空探测学报(中英文）, 2023, 10(1): 52-57.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20210091
[2]	王镓, 李达飞, 何锡明, 成子青, 许倩, 钱雪茹, 万文辉.基于多源影像的“祝融号”火星车高精度定位. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(1): 62-71.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210124
[3]	黄靖, 郭华东, 刘广, 邓玉.基于月基观测几何的地球辐射能量模拟研究. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(3): 278-284.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210078
[4]	卢皓, 张辉, 张朕, 于天一, 崔晓峰, 胡晓东, 费立刚.火星车多光谱相机桅杆精确指向控制方法. 深空探测学报(中英文）, 2022, 9(5): 1-6.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20220007
[5]	孟占峰, 高珊, 彭兢.基于轨道任务几何的“嫦娥五号”采样区选择. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(3): 227-236.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20210023
[6]	李康康, 谷德峰, 安子聪, 宋佳凝, 朱炬波.空间引力波探测器轨道确定及仿真分析. 深空探测学报(中英文）, 2021, 8(2): 182-189.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2021.20200081
[7]	张天翼, 彭松, 田鹤.无人星球车非几何障碍感知研究进展. 深空探测学报(中英文）, 2020, 7(5): 428-436.doi:10.15982/j.issn.2096-9287.2020.20200034
[8]	黄翔宇, 徐超, 胡荣海, 李茂登, 郭敏文, 胡锦昌.火星精确定点着陆多信息融合自主导航与控制方法研究. 深空探测学报(中英文）, 2019, 6(4): 348-357.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2019.04.006
[9]	熊亮, 王锦清, 孙骥, 关轶峰, 陆波.深空探测器大口径天线指向在轨标定方案. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(6): 554-560.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.06.008
[10]	孟庆宇, 付中梁, 董吉洪, 王栋.火星探测高分辨率可见光相机光学系统设计. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 458-464.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.008
[11]	杨轩, 鄢建国, 叶茂, 金炜桐, 曲春凯, 刘素艳.对一种月球与火星探测多程微波测量链路定轨定位的数值模拟初步分析. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(2): 154-161.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.02.007
[12]	邓剑峰, 高艾, 崔平远.基于改进多模型的火星大气进入自适应估计方法. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(6): 535-543,551.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.06.006
[13]	许允斗, 刘文兰, 陈亮亮, 姚建涛, 赵永生, 朱佳龙.一种新型可展组合单元的自由度与运动学分析. 深空探测学报(中英文）, 2017, 4(4): 333-339.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.04.004
[14]	党兆龙, 陈百超.火星土壤物理力学特性分析. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(2): 129-133,144.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.02.005
[15]	王汀, 郭延宁, 张瑶, 马广富.基于模型预测控制的多约束火星精确着陆制导律研究. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(4): 377-383.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.04.010
[16]	程宇峰, 润一, 王密.深空探测光学导航敏感器在轨几何定标方法. 深空探测学报(中英文）, 2016, 3(3): 228-236.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2016.03.006
[17]	高朝辉, 童科伟, 时剑波, 申麟.载人火星和小行星探测任务初步分析. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(1): 10-19.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.01.002
[18]	王亚敏, 乔栋, 崔平远.飞往日-地动平衡点轨道初始误差敏感度分析. 深空探测学报(中英文）, 2015, 2(2): 125-130.doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2015.02.004
[19]	陈颖, 周璐, 王立.一种火星多模式组合探测任务设想. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 156-160.
[20]	袁旭, 朱圣英, 乔栋, 崔平远.小天体着陆动力学参数不确定性影响分析. 深空探测学报(中英文）, 2014, 1(2): 134-139.

点击查看大图

计量

文章访问数:1271
HTML全文浏览量:20
PDF下载量:503
被引次数:0

留言板

火星多光谱相机的地面几何标定研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009

Ground Geometric Calibration of Mars Multispectral Camera

计量

火星多光谱相机的地面几何标定研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119;中国科学院大学, 北京 101408
2. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119

English Abstract

Ground Geometric Calibration of Mars Multispectral Camera

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China;University of Chinese Academy of Science, Beijing 101408, China
2. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China

全文HTML

目录

留言板

火星多光谱相机的地面几何标定研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009

Ground Geometric Calibration of Mars Multispectral Camera

计量

出版历程

火星多光谱相机的地面几何标定研究

doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2018.05.009

1. 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119;中国科学院大学, 北京 1014082. 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119

English Abstract

Ground Geometric Calibration of Mars Multispectral Camera

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China;University of Chinese Academy of Science, Beijing 101408, China2. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China

全文HTML

目录

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119;中国科学院大学, 北京 101408
2. 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710119

1. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China;University of Chinese Academy of Science, Beijing 101408, China
2. Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Science, Xi'an 710119, China