提出一種單目視覺人工路標輔助慣性導航系統(tǒng)(Inertial Navigation System,INS)的定位方法。首先設計人工路標,并用相機拍攝各預先設置的人工路標,記錄拍攝每個路標時相機位置和姿態(tài),建立視覺路標庫。在利用慣性導航系統(tǒng)定位過程中,對單目相機采集到的圖像進行路標提取、與路標庫中相應路標進行匹配,估計當前相機位置和姿態(tài),然后利用卡爾曼濾波將視覺匹配估計的位置信息和INS有效地融合。實驗結果表明:傳統(tǒng)航位推算方法的平均誤差為0.715 m,本文組合導航方法的平均誤差為0.154 m,該方法有效地提高了慣性導航定位的精度。

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【部分圖文】：

圖2 人工路標

單目相機相比RGB-D相機和雙目相機,缺少尺度信息。為了從人工路標中獲得尺度信息,將圓形路標外圍半徑都設為相同值。為了路標區(qū)域有較多的特征點,通過特征點匹配來進行單目視覺運動估計,人工路標如圖2所示。本文采用霍夫圓變換來實現路標區(qū)域的識別�；舴蜃儞Q是從圖像中識別幾何形狀的一種方法....

圖3 建庫路標圖像

因為路標區(qū)域是在同一個平面上,所以認為該區(qū)域的深度信息是一致的。2.3建立視覺路標庫

圖4 實驗平臺

實驗基于山東泰安極創(chuàng)機器人科技有限公司生產的履帶式小車底盤上搭建的平臺上進行,如圖4所示。平臺上配備一個JY61模塊,能以100Hz速率輸出數據,它的性能指標如表1所示。相機采用北京小鳥看看科技有限公司生產的DCAM710深度相機,這里只用到了RGB圖像。實驗平臺還配置了CPU....

圖5 像素半徑-距離關系圖

在已知距離標定后,根據式(11),得到圖像中路標的像素半徑后,可知相機到路標的深度信息。圖5為由霍夫圓變換檢測到的路標像素半徑與距離的關系,在距離為2.836m和2.936m時,像素半徑相同,說明距離到一定值時,小距離的變化不會引起像素半徑的變化。圖6為由像素半徑計算的距離和....

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