IMU相机的相对姿态标定方法及其应用.pdf

简介：
本文档探讨了一种针对IMU与相机系统中相对姿态进行精确标定的方法，并分析了该技术在不同应用场景中的优势和实现效果。 MU-Camera相对位姿标定及应用是指将惯性测量单元（IMU, Inertial Measurement Unit）刚性地安装在相机上，以确定IMU坐标系与Camera坐标系之间的姿态关系。这种方法利用IMU提供的数据来实现电子稳像。 论文作者田颖的研究表明，传统的电子稳像技术主要依赖于图像的灰度信息计算两帧间的运动矢量，从而感知相机的姿态变化。然而，在光照变化、物体遮挡或色调差异的情况下，这种方法可能会遇到特征提取困难甚至无法准确识别的问题。为解决这些问题，田颖提出了一种新的不依赖于图像特征匹配的电子稳像方法。 该方法首先通过分析IMU三轴加速度数据，并结合世界坐标系与相机坐标系之间的旋转关系进行相对位姿标定。这里使用四元数来表示和计算两个坐标系间的旋转关系，因为四元数可以避免欧拉角或旋转矩阵在连续旋转时可能出现的万向节死锁问题。 完成标定后，下一步是实现IMU与相机的时间同步，确保两者在同一时刻获取数据。这样，在IMU监测到相机运动变化的同时，能够准确反映其实际位置的变化，因为它们处于同一坐标系统下。 通过IMU提供的旋转矩阵可以推导出两帧图像之间的单应性关系，并利用这个关系进行逆映射以校正图像，从而达到稳定效果。 田颖的研究对比了多种场景中当前流行算法与新提出的IMU-Camera标定电子稳像方法的性能。实验结果显示，在光照变化、遮挡等复杂环境下，基于IMU-Camera标定的方法能更好地克服这些挑战，并展现出更高的稳健性和更广泛的应用潜力。 MU-Camera相对位姿标定是传感器融合领域的重要研究方向之一，有助于提高无人机、无人驾驶车辆及运动相机等领域中图像稳定性和导航精度。通过不依赖于特征匹配的电子稳像方法，可以增强系统在复杂环境中的适应能力，并为实时视觉处理和图像稳定性提供了一种新的解决方案。