[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

说明书

本发明公开了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，包括以下步骤：(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。该方法LED标记匹配精确度高，能准确地寻找空间标定物的点特征，其标定精度和鲁棒性高，从而能够方便、准确地在三维测量中对LED标记进行标定。

技术领域

本发明属于三维测量技术领域，涉及三维测量技术中的LED标记标定方法，特别是一种基于立体跟踪器的大型物体三维测量中LED标记的标定方法。

技术背景

基于跟踪器的大型物体三维测量方法是一种新兴的三维测量技术。在该技术中，需要利用三维扫描仪和立体跟踪器等设备实现三维测量。三维扫描仪包括两个工业相机和一个投影仪组成，立体跟踪器包括两个工业相机。在三维扫描仪上需要安装若干LED反光标记。通过移动三维扫描仪，测量大型物体的局部三维数据。在移动三维扫描仪测量大型物体的局部数据的过程中，立体跟踪器需要跟踪三维扫描仪上的LED标记，计算三维扫描仪的姿态，拼接局部数据。在此过程中，如何准确地标定三维扫描仪上的LED标记，是实现精确拼接的关键技术。所谓标定LED的标记，是指计算LED标记在三维扫描仪坐标系中的三维坐标。一般是先进行LED标记匹配，然后进行标定。但是由于三维扫描仪上的工业相机无法看到安装在自身上的LED标记，如何标定LED标记非常困难。

在现有技术中，往往采用点对应的方式，实现LED标记匹配。由于所有LED标记所在图像区域的局部特征非常相似，无法采用传统的点特征匹配技术实现精确匹配。因此只能利用平面几何关系寻找点的对应关系，但是该方法会产生较大的匹配错误。而且，现有技术通常采用圆形图案的标定方法进行LED标记的标定，该方法无法精确地寻找空间标定物，标定精度和鲁棒性较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供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。该方法LED标记匹配精确度高，能准确地寻找空间标定物的点特征，其标定精度和鲁棒性高，从而能够方便、准确地在三维测量中对LED标记进行标定。

为了解决现有技术的上述问题，本发明采用以下技术方案。

本发明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，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i∈{1，…，n}，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