[发明专利]一种平面编码靶标及其位姿测量方法

说明书

本发明公开的一种平面编码靶标，靶标工作面上设置有编码单元，编码单元包括7×7阵列的定位点和26个大小相同的方位点，定位点的尺寸大于方位点的尺寸，26个方位点分别分布于定位点的正右方或者右下方；靶标在平面内可360°旋转，根据定位点和方位点的关系，可有效判断旋转方位；最小编码单元为4个，任意4个相邻定位点范围编码不同；只要采集大于最小编码单元的任意一部分靶标均可解码获得该部分在原靶标的位置；本发明还公开了一种应用于平面编码靶标的位姿测量方法，测量时只需采集任意部分的靶标图案均可实现位姿测量，本发明很好的解决了视觉位姿测量不能同时兼顾大范围和高精度的问题，并且结构简单，性能可靠。

技术领域

本发明属于测试计量设备及视觉检测技术领域，具体涉及一种平面编码靶标，本发明还涉及基于这种编码靶标的位姿测量方法。

背景技术

物体的位置与姿态测量在航空航天、机器人导航、外科手术、光电瞄准系统、汽车质量检测等工业领域有重要的应用价值。单目视觉位姿测量是指仅利用一台视觉传感器采集图像，对物体的几何尺寸及物体在空间的位置、姿态等的测量，其中单目视觉测量由于具有结构简单、成本低、实时性强、标定步骤少等优点而受到关注。

名称为《确定靶标拓扑关系的方法及可任意摆放的摄像机标定靶标》的发明专利、公开号为CN101098492A、公开日为2008.01.02，公开了一种具有确定靶标拓扑关系的方法及可任意摆放的摄像机标定靶标，该靶标在排列的小圆中设置有对角排列的4个大圆，三个大圆圆心位于一条直线，另一大圆圆心在该直线之外，结合图像处理算法和矢量平行的判断很容易确定任意摆放位置的靶标的拓扑对应关系。名称为《一种单目视觉位姿测量系统》的发明专利、公告号为CN205692214U、公告日为2016.11.16，公开了一种结用合作目标进行位姿测量的系统，该合作目标采用四个共面圆环组成，圆环面积大小不一。

以上第一个专利要求靶标中的四个大圆必须出现在视场，第二个专利要求靶标中的四个圆环也必须在视场内以，以上专利在进行位姿测量时，均要求靶标全部或大部在视场，不能同时实现大范围的测量和高分辨率、高精度，因此，如何突破传统靶标设计的局限性，同时实现大范围和高精度测量等优点是急需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种编码靶标，将其应用于视觉位姿测量系统后能突破以往视觉位姿测量的局限性，同时实现测量的大范围和高精度。

本发明的另一目的在于提供基于该编码靶标的视觉位姿测量方法。

本发明所采用的技术方案是，包括壳体，壳体上固定连接编码靶标，编码靶标上设置若干编码单元，编码单元包括平行阵列的定位点和方位点，定位点等间距分布，编码靶标采用黑色背景和白色圆的玻璃材质。

本发明的特点还在于：

黑色背景采用黑色哑光油墨，白色圆采用白色哑光油墨，方便图像采集。

编码单元包括7×7阵列大小相同的定位点和26个相同的方位点，在一个定位点的右边设置一个方位点或在其右下方设置一个方位点(2)或者在其附近不设置方位点。

编码单元采用如下编码方式：

若方位点设置于定位点的正右方则编码为‘1’；若方位点设置于定位点的右下方则编码为‘2’；若定位点附近不设置方位点则编码为‘0’，生成如下编码：

任意相邻四个点的编码不重合，编码具有唯一性。

该编码靶标的最小编码单元为4个，任意4个相邻定位点范围编码不同，只要采集大于最小编码单元的任意一部分靶标,均可解码获得该部分在原靶标的位置。

本发明的另一技术方案是，一种应用于该平面编码靶标位姿测量的方法，具体按照以下步骤实施：