[发明专利]一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法

说明书

为解决非重叠视域双目视觉测量站全局坐标关联问题，本发明公开一种基于虚拟标尺的全局坐标关联方法。通过在靶室中轴线上平移靶标生成虚拟标尺，再根据靶标上人工标记点阵列在视觉测量站下坐标和虚拟标尺下坐标进行全局坐标关联。该方法成本低、易于实现，且可保证测量精度。

技术领域

本发明属于科学试验技术领域，特指一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法。

背景技术

在科学试验技术领域，比如碰撞试验过程中，采用多个沿纵深配置、非重叠视域的双目视觉测量站构成视觉系统，用于弹射对象飞行的位置、姿态、位移等参数测量。如图1所示，该视觉测量系统由K个双目视觉测量站构成。双目视觉测量站，包含了2台摄像机用于拍摄弹射弹体表面的人工标记点图像，再通过双目立体视觉测量，获取的弹射对象在当前双目视觉测量站下的三维坐标。为了获得弹射对象整个过程的位置、姿态等信息，需要将K个双目视觉测量站的测量信息关联起来。为此，需要对K个双目视觉测量站进行坐标关联，以建立统一的坐标系。一般而言，对于小尺寸非重叠视域双目视觉测量站坐标关联，可以定制标尺作为真值基准，用于全局坐标关联。但是，对于大纵深(比如100m以上)、非重叠视域双目视觉测量站坐标关联，难以加工长度超过5m 的标尺。为此，针对该问题，本发明提出一种容易实现、低成本的虚拟标尺生成方法用于全局坐标关联。

发明内容

本发明的目的是解决大纵深、非重叠视域双目视觉测量站坐标关联问题，公开一种基于虚拟标尺的全局坐标关联方法，其特征是：在双目视觉测量站构成的观测区域内，平移靶标生成虚拟标尺，由虚拟标尺提供基准，用于双目视觉测量站坐标关联，具体步骤如下：

步骤1：在双目视觉测量站构成的观测区域1内，定义坐标系O-xyz

在观测区域头部2和尾部3的横截面中心处设置中心标识，两个中心标识 5-1、5-2的连线作为测量区域中轴线4，在中轴线4上设置光学瞄准装置24、并使光学瞄准装置光轴6与中轴线4重合，光学瞄准装置24采用：中心带十字丝定位的光学瞄准镜或全站仪或高倍变焦数字摄像机或激光准直仪；以观测区域头部处中心标识5-1为原点O，以中轴线为x轴，按右手准则定义坐标系O-xyz，其中x轴朝向观测区域尾部，y轴朝上，z轴朝内；

步骤2：沿中轴线4平移靶标11生成虚拟标尺10

采用的靶标11形状包括：阶梯状靶标14或L形靶标16或立方块靶标17；在靶标11的侧面a上设置m*n个人工标记点12构成人工标记点阵列13，m、n 的取值范围为1～100，人工标记点12的图案形式为棋盘格角点或圆形或十字丝图案；当靶标形状为阶梯状时，阶梯状靶标14的侧面a为阶梯状，以产生不共面的人工标记点阵列，通过拍照1幅人工标记点阵列图像可对单站双目视觉测量系统进行标定；在靶标11的侧面b中心位置处设置人工标记点15，人工标记点15的图案形式为十字丝或圆形图案；

把靶标11固定在五轴调节台20上，五轴调节台20可实现俯仰角、滚转角、偏航角3个角度调节和y轴、z轴2个方向平移调节；把五轴调节台20固定在一维平移台19上；一维平移台19放置在导轨18上作平移运动；

在靶标11上安置姿态角测量装置21，用于测量靶标11的三个姿态角：俯仰角α、滚转角β、偏航角γ，其中俯仰角、滚转角采用倾角仪测量，偏航角采用陀螺仪测量，或采用惯导系统测量靶标三个姿态角；在靶标11上安置激光测距仪22，在测量区域头部2设置反射镜23-1、测量区域尾部3设置反射镜23-2，用于测量靶标平移距离；