[发明专利]一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法

摘要

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。

主权项

1.一种非重叠视域双目视觉测量站坐标关联方法，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；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；在靶标(11)的侧面b中心位置处设置人工标记点(15)；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；在靶标(11)上安置激光测距仪(22)，在测量区域头部(2)、测量区域尾部(3)设置反射镜，用于测量靶标平移距离；以观测区域头部(2)作为起始位置，通过五轴调节台(20)调整靶标的三个姿态角，使靶标侧面a朝向双目视觉测量站、并位于第1个双目视觉测量站观测视野内，使侧面b朝向光学瞄准装置，使光学瞄准装置光轴(6)与侧面b垂直，使光学瞄准装置光轴穿过侧面b中心人工标记点(15)的中心，此位置为靶标初始位置；通过靶标姿态测量装置测量靶标初始姿态角α₁,β₁,γ₁；通过激光测距仪测量靶标距离测量区域头部反射镜的距离d₁；通过激光跟踪仪或全站仪测量人工标记点阵列(13)在坐标系O‑xyz下的三维坐标：其中下标j是人工标记点阵列中人工标记点编号，取值范围为1～m*n，上标O表示该坐标为O‑xyz坐标下坐标；启动第1个双目视觉测量站，测量靶标侧面a上的人工标记点阵列(13)在第1个双目视觉测量站坐标系下三维坐标：其中下标j是人工标记点阵列中人工标记点编号，取值范围为1～m*n，u、v、w是双目视觉测量站坐标系三个坐标轴，上标1表示该坐标来源于第1个双目视觉测量站；平移一维移动台(19)带动靶标(11)进入第i个双目视觉测量站观测视野内，i是双目视觉测量站编号，取值范围为1～K,K为双目视觉测量站数量，K的取值范围为1‑30；接着，通过五轴调节平台(20)调整靶标三个姿态角，并通过姿态角测量装置(21)测量靶标当前姿态角α_i,β_i,γ_i，当靶标当前姿态角与初始位置姿态角相同时，即α_i＝α₁；β_i＝β₁；γ_i＝γ₁，完成靶标姿态角调节；接着，在y轴、z轴方向上调节靶标在侧面b平面内位置，使侧面b中心与中轴线重合，以保证靶标沿着中轴线作平移运动；激光测距仪(22)测量靶标距离测量区域头部反射镜距离d_i,得到靶标平移距离l_i＝d_i‑d₁；启动第i个双目视觉测量站，测量靶标侧面a上的人工标记点阵列(13)在第i个双目视觉测量站坐标系下三维坐标：上标i表示该坐标来源于第i个双目视觉测量站；使靶标逐次经过K个双目视觉测量站，得到K个靶标平移距离L＝[l₁,...,l_K]，人工标记点阵列在K个双目视觉测量站坐标系下坐标：Q＝[q¹,...,q^K]；步骤3：将双目视觉测量站下的人工标记点阵列坐标Q＝[q¹,...,q^K]转换到虚拟标尺坐标系O‑xyz下坐标：G＝[g¹,...,g^K]，实现全局坐标关联。