[发明专利]基于虚拟标志点的复杂曲面偏折测量自定位方法

权利要求书

1.一种基于虚拟标志点的复杂曲面偏折测量自定位方法，其特征在于，具体步骤如下：

(a)利用高度计测量光学元件的回转中心即虚拟标志点的高度h；

(b)将光学元件水平放置在测量平台上，进行偏折测量；

(c)在获取的图像上提取测量区域的重心，即为实测标志点(X_m,Y_m,Z_m)，根据系统标定参数，得到该实测标志点的反射光线的空间直线表达式：

其中，(X₀,Y₀,Z₀)为相机光心坐标，(a_m,b_m,c_m)是实测反射光线的单位方向向量；

(d)将回转中心的高度h作为实测标志点的高度Z代入公式(1)中的直线表达式中，计算实测标志点的X_m、Y_m坐标：

(e)根据实际测量的图像信息，计算实测标志点对应屏幕像素坐标，也就是点光源坐标(X_S,Y_S,Z_S)；

(f)由点光源坐标(X_S,Y_S,Z_S)、实测标志点坐标(X_m,Y_m,Z_m)、反射光线三组参数，得到实测标志点法向量

(g)由实测标志点(X_m,Y_m,Z_m)和法向量得到一条空间直线：

其中，N_x、N_y、N_z分别是法向量的分量；

(h)将被测表面近似拟合为球面，球心在实测标志点与该点法向量组成的空间直线上；球的半径利用被测点反向追迹的方法估算得到；

利用被测点反向追迹的方法估算球的半径，迭代过程为：

(i)将相机光心到标志点的距离设为初始半径R，球心坐标(X_c,Y_c,Z_c)满足以下条件：

(ii)由球心坐标、半径R和图像中每个测量点的像素坐标得到初始测量点坐标(X_i,Y_i,Z_i)：

其中，(a_i,b_i,c_i)是每个测量点处反射光线的单位方向向量；

于是得到该点的法向量以及入射光线的方向向量

其中，·是内积符号；

(iii)根据每个测量点的坐标和入射光线进行反向追迹，并计算追迹的屏幕坐标，得到反向追迹误差；

(iv)判断反向追迹误差是否达到最小误差,不满足，则返回步骤(i)；满足则终止迭代过程，输出所有估计的被测点坐标，并进行后续的面型重构。

2.根据权利要求1所述的复杂曲面偏折测量自定位方法，其特征在于，由所拟合的球面球心及半径确定被测工件面形的位置与基本形状。