[发明专利]球幕投影/跟踪系统标定方法及标定器

权利要求书

1.一种球幕投影/跟踪系统标定方法，其特征是，步骤如下：

(1)完成球幕球心坐标标定和半径测量：水平工作台置于球幕球心附近，将标定器固定在水平工作台上，旋转标定器的二维旋转定角单元可以控制平面镜的法向量，激光测距仪通过平面镜后可以在球幕上投射出激光光斑，光斑的位置由俯仰角旋转定位转盘、方位角旋转定位转盘和激光测距仪直接读出，得到光斑在以标定器作为坐标原点的坐标系下的球坐标，转换成对应的直角坐标(X_i,Y_i,Z_i)，调整二维旋转定角单元在球幕上投射不同的激光光斑，设在标定器坐标系下球幕球心的坐标为(X_O,Y_O,Z_O)，球幕球心与标定器打在球幕上的点P_i的对应关系为：(X_i-X_O)²+(Y_i-Y_O)²+(Y_i-Y_O)²＝R² (1)

(2)R为球幕半径；

(3)由式(1)，利用最小二乘法拟合计算出球幕球心在标定器坐标系下的坐标(X_O,Y_O,Z_O)，从而在以球幕球心为坐标原点的坐标系下，标定器的坐标则表示为(-X_O,-Y_O,-Z_O)；

(4)完成投射系统的坐标标定：得到投射系统与所述标定器的位置关系后间接推导出投射系统与球幕球心的位置关系，即得到投射系统中心在球幕坐标系下的坐标；

(5)完成投影/跟踪系统的坐标标定：得到投影/跟踪系统与所述标定器的位置关系后间接推导从而求出投影/跟踪系统与球幕球心的位置关系，即得到投影/跟踪系统中心在球幕坐标系下的坐标。

2.一种球幕投影/跟踪系统标定器，其特征是，包括二维旋转定角单元、激光测距单元及安装基准槽，其中所述二维旋转定角单元包括俯仰角旋转定位转盘和方位角旋转定位转盘，在俯仰角旋转定位转盘和方位角旋转定位转盘固定角度位置上打孔，俯仰角旋转定位转盘和方位角旋转定位转盘的旋转轴垂直安装，同时过二维旋转定角单元轴心安装平面反射镜，激光测距单元主要功能由激光测距仪出射激光束通过所述平面反射镜反射后进行测距，所述激光测距仪固定在可以二维微调的三角平台上，三角平台可以调整出射激光光斑打在所述反射镜上的位置，通过微调，保证所述激光光斑打在所述反射镜的中心，也就是所述二维旋转定角单元的轴心，安装基准槽用来固定激光测距单元和二维旋转定角单元，同时方便携带固定。

3.如权利要求2所述的球幕投影/跟踪系统标定器，其特征是，所述安装基准槽上有固定所述三角平台和俯仰角旋转定位转盘和方位角旋转定位转盘的设计，设计通过理论计算能够实现所述出射激光光斑打在所述平面反射镜中心位置。

4.如权利要求2所述的球幕投影/跟踪系统标定器，其特征是，方位角旋转定位圆盘上打孔的个数能够保证反射的激光测距角方位为0～±90°，俯仰角旋转定位圆盘上打孔的个数能够保证反射的激光测距角方位为0～90°同时实现可以在大尺寸球幕上测量≥6个位置。

5.如权利要求2所述的球幕投影/跟踪系统标定器，其特征是，还包括底座、水平工作台、伸缩X轴装置、水平横梁、投射系统和投影系统；其中标定器固定在水平工作台，水平工作台和水平横梁设置在底座上，两者平行；伸缩X轴装置设置在水平横梁上。