[发明专利]基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法

权利要求书

1.基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法，其特征在于：双目测量装置包括带刻度导轨的相机架，单台高速相机在导轨上平移，模拟双台相机双目测量原理，高速相机上设置相机坐标系，得到控制点的相机坐标；部分控制点Pn位于平地机的平地铲上，平地铲上设置局部坐标系，测得Pn点的局部坐标，从而求得局部坐标系到相机坐标系的转化关系；

部分控制点Qn位于平地机的机身上，机身上设置全局坐标系，测得Qn点的全局坐标，从而求得全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系；

根据局部坐标系到相机坐标系的转化关系、全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系、控制点在相机坐标系下的坐标，求出任意控制点在局部坐标系和全局坐标系下的坐标；

对于机身上难以测得全局坐标的点Qn’以及平地铲上难以测得局部坐标的点Pn’,但是Pn’和Qn’点的相机坐标容易求得，根据求得的局部坐标系到相机坐标系的转化关系、求得的全局坐标系到相机坐标系之间的转化关系、测量的控制点在相机坐标系下的坐标，求出Pn’的局部坐标和Qn’点的全局坐标；

根据测得的控制点的全局坐标，以及Pn和Pn’点的局部坐标，求出局部坐标系到全局坐标系的转化关系，从而求出平地机上任意控制点的全局坐标。

2.按照权利要求1所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法，其特征在于：双目测量装置包括导轨、滑块、架体；导轨安装在架体上，滑块沿着导轨平移，导轨上标有毫米级刻度，高速相机安装在滑块上；高速相机的中心轴线与导轨垂直，从而形成双目平行的效果，高速相机选定的两个位置之间的距离为T。

3.按照权利要求2所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法，其特征在于：根据双目测量原理，相机坐标系建立在左侧高速相机的光心处，右侧高速相机用左侧高速相机平移来等效，单台高速相机实现双目测量，具体包括：

相机坐标系的原点O_CL在光心处，Z_L轴沿光轴指向景深背侧，X_L轴指向右侧且与导轨方向平行，右手定则确定Y_L轴，得到O_CLX_LY_LZ_L；将原点沿X_L轴进行平移，得到右侧高速相机坐标系O_CRX_RY_RZ_R。

4.按照权利要求3所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法，其特征在于：根据像素坐标转换得到控制点的相机坐标，具体包括：

物理点P是空间待测物体上的控制点，P^L指P点表示在左侧高速相机坐标系下的坐标，左侧高速相机的成像平面与相机坐标系平行，P_L、P_R是P在像平面上的成像点，于是:

P_LP_R||O_CLO_CR

其中，用表示对两点取模(长度)，则上述公式推导为:

式中，T是指两台相机光心的水平距离，P_L^L是指P在左相机像平面的成像点，P_L在O_CLX_LY_LZ_L坐标系下的坐标，P_R^R是指P在右相机像平面的成像点，P_R在O_CLX_LY_LZ_L坐标系下的坐标；

由公式(1)求出任意物理点在左侧高速相机坐标系下的坐标。

5.按照权利要求4所述的基于单台高速相机的双目测量装置对平地机空间坐标测量方法，其特征在于：左右侧高速相机的像素距离由高速相机配套软件TEMA进行处理，具体包括：

TEMA软件用来读取物理点的像素坐标，从而获取点在左右侧高速相机成像平面的像素距离因此公式(1)计算得到每一个物理点在左侧高速相机坐标系下的坐标。