[发明专利]一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法

权利要求书

1.一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法，所采用的系统包括：一台包括两个工业相机和一台投影仪的三维扫描仪、一台包括两个工业相机的立体跟踪器，安装于三维扫描仪上的多个LED标记、GPU服务器；所述工业相机和投影仪分别经由千兆网线和USB接口连接到GPU服务器；

其特征在于，所述方法包括：首先在三维扫描仪上安装多个LED标记，然后进行以下步骤：

(1)用基于轨迹的LED标记匹配方法对LED标记进行匹配：所述的立体跟踪器观测所述的LED标记在立体跟踪器视场中的运动轨迹；将立体跟踪器两个相机中观测到的LED标记的轨迹进行匹配；根据匹配结果，测量LED标记在立体跟踪器坐标系中的三维坐标；

(2)用基于棋盘格的LED标记标定方法进行LED标记的标定：将所述的LED标记在立体跟踪器坐标系中的三维坐标，转换到三维扫描仪的坐标系中，实现LED标记的标定；

所述的基于轨迹的LED标记匹配方法，包括以下具体步骤：

(1-1)在t时刻，假设所述的三维扫描仪上的一个LED标记在所述的立体跟踪器坐标系中的坐标，记作其中n为LED标记的数量；将投影到立体跟踪器的两个相机中，在两个立体图像上，形成两个图像点，分别记作和

(1-2)假设在时间段T(t)＝{t|1≤t≤T₀}内，移动三维扫描仪，那么和将在立体跟踪器的两个立体图像序列中形成两条轨迹；

(1-3)基于上述轨迹，在所述的两个立体图像中，构建T(t)内LED标记的描述符，记作和

(1-4)同一个LED标记，根据极线几何约束原理，在两个立体图像中应该有相同的轨迹描述符，即应该与相等；因此，根据构建的LED标记描述符，即可匹配LED标记。

2.根据权利要求1所述的一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法，其特征在于，所述的基于棋盘格的LED标记标定方法，包括以下具体步骤：

(2-1)倾斜放置棋盘格标定板；

(2-2)放置三维扫描仪和立体跟踪器；

(2-3)将棋盘格标定板看作世界坐标系，记作C_w，将立体跟踪器的坐标系记作C_T，将三维扫描仪的坐标系记作C_S；

(2-4)利用之前所述的基于轨迹的LED标记匹配方法，在立体跟踪器的两个相机中匹配LED标记；

(2-5)利用三角测量算法，在立体跟踪器的坐标系中，计算匹配的LED标记的三维坐标，记作

(2-6)利用张正友标定算法，计算坐标系C_T和C_w之间的变换关系，记作T_TW，以及C_S和C_w之间的关系，记作T_SW，并将C_T和C_S之间的关系记作T_TS；

(2-7)利用T_TW和T_SW，计算出C_T和C_S之间的关系，记作T_TS；

(2-8)根据T_TS和计算出在三维扫描仪坐标系C_S中的坐标，记作

3.根据权利要求2所述的一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法，其特征在于，所述的棋盘格标定板放置的倾斜角度为45度。

4.根据权利要求2所述的一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法，其特征在于，在所述步骤(2-2)中，所述的放置三维扫描仪和立体跟踪器的要求是：三维扫描仪的两个相机和立体跟踪器的两个相机均能看见棋盘格标定板，并且立体跟踪器能看见三维扫描仪的LED标记。

5.根据权利要求2所述的一种基于跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法，其特征在于，在所述步骤(2-6)中，所述的三个坐标系T_TW、T_SW、T_TS之间具有如下关系：

T_TW＝T_TST_SW (1)。