基于四元数视觉导航算法确定目标位姿测绘与空间地理信息・.・第卷第期TTT岫..年月基于四元数视觉导航算法确定目标位姿崔红超，雷鸣东华理工大学测绘工程学院，江西南昌帅摘要:采矿安全是世界各国面临的一个重大科技难题，为了实现自动化开采或减少人员直接参与开采,本文采用四元数算法对井下导航技术进行研究，并进行了仿真实验。实验表明，基于相机的视觉导航是井下导航的一种有效方法。关键词：四元数;视觉导航;位姿：文献标识码：:？?？鸵岫的蝴腿触?髀，枷怔.蝴蛔，8,蝴曲蛔：出8叩Oofifff瑚眦“伽蛔哪哪锄蝴蝴锄・增岫.岫：刹帆;删婀伽；咖碍物的紧急停车？。引言视觉导航技术随着现代计算机技术、传感技术、控制技术等的发展，现在矿井导航系统的研究已经取得了一些成果，其应视觉导航系统的主要研究内容为以下几方面。用范围复杂程度也越来越高，本文利用计算机技术、自动边缘检测图像分割:它是视觉系统中最重要、最控制思想，机器人与人工智能和专家系统相结合的方法基础、最困难的部分,目前仍是研究的重点之一；对井下导航技术进行研究。这种方法在很大程度上对克视觉特征提取:最难的是轮廓线分割、几何基元的服导航差、异常地质或煤运输路线的障碍具有重要作用，提取；为采煤自动化开辟新的途径。国内外从事这方面研究的图像匹配和对应性确定；单位取得了一些成果。如美国从事矿井自主导航相关的维复原与场景理解：包括单视图复原、双视图复研究单位主要有卡内基梅隆大学、美国金枪鱼机器人研原、多视图复原、双目复原、双目序列复原等;究中心、夫琅和费研究所、斯坦福大学、弗吉尼亚理工大摄像机标定:包括分离式和在线式,后者实际上是学等诸多高等院校和研究所。美国矿务局匹兹堡研究中无标定维复原。心研制了高精度的激光陀螺惯性导航系统'’；夫琅和费而在特征提取与匹配方法及位姿确定算法两项技术尤为关键。特征提取与匹配中比较常用的提取算法有研究所的勰Nq等和斯坦福大学的酗妇算子、锄角点检测方法、算法、鸥算叶针对矿井危险的环境或人不能到达的环境进行了维即时定位，其姿态描述应用了四元数，采用了迭代近邻子,位姿确定算法中单目视觉参数测量是一种非线性问题,求解非线性最好的算法是?觥算点算法；中国矿业大学正在研制的一II号法一。还有通过已知四个共面的特征点可求得目标物体救灾机器人，就是采用多传感器融合的方式进行导航的，主要采用双目视觉和阵列超声传感器完成对前方环境的姿态的唯一解的算法。基于口心参数的视觉相维重建和路径规划，同时结合红外传感器实现对突发障对位姿确定的算法,将视觉导航方法和无奇异姿态描述收稿日期:一一作者简介:崔红超一，男，河北石家庄人,大地测量学与测量工程专业硕士研究生,主要研究方向为数据处理。万方数据测绘与空间地理信息年的参数切换理论结合起来，推导了基垸面坐标，并给这些像平面坐标加一个像元的白噪声误差参数的视觉相对位姿解算模型，并给出了这种相对位姿作为模拟观测值。最后，再根据式和式计算相对确定算法的流程？。位置和姿态,这样便是完整的基于四元数的视觉导航算法确定目标位姿。基于四元数视觉导航算法确定目标位姿实验结果及分析.实验数据处理及结果前面已经介绍基于四元数视觉导航算法，现用具体实例进行仿真实验。目标由两长方形模块组成,上面做了个特征标记，然后将其架在由陕西维视数字图像技术有限公司开发的视觉智能数字云台上，以便通过计算机串口实现对目标的运动控制。另外，实验设备还有相机三脚架一个，钢卷尺一把，还有专门的数据处理计算机台，其具体参数为：，哪,•，内存，后面数据离线处理是在该计算机上进行，所给出算法的耗时也是针对该计算机的。'一。石”A,"乙屯目标坐标系定义及目标特征点坐标的量测。如图所示,选大长方形模块与小模块的接触面中心为坐标原点,，平行于特征标记和的方向为审轴，平行于特征标记和的方向作为乙轴,％轴符合右手法则，垂直向下。经量测得各特征标记十字中心在目标坐标系中的坐标见表。四笼并儿。△风图目标及特征标记、坐标系示意图8髀。啪盯鹤・△风亳△考△碧缸，表特征标记点坐标・翰铭砌.伽戚鹤△毋意△考詈缸式中△万方数据