[发明专利]一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法

说明书

本发明公开了一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，属于汽车的生产、维修、服务领域。一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，将不同状态的标靶成像可以看作是同一标靶点在相机上的成像，把不同状态的相机看作相机在不同的空间位置对标靶摄影，那么就类似于三维重建的相关理论，已知的空间点投影到相机中成像，利用反投影误差最小进行约束，进而进行最小二乘求解，得到相机位置，剔除残差较大的相机(此相机对应着运动中抖动等因素导致的标靶点提取误差较大等)，然后通过反算得到标靶的精确姿态与位置。

技术领域

本发明涉及汽车的生产、维修、服务领域，具体地说，涉及一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法。

背景技术

四轮定位仪是用于检测汽车车辆定位装置的精密仪器。四轮定位仪器通过连续的捕捉标靶，进而进行标靶的空间位置与姿态结算，进而进行角度结算等，因此在四轮定位仪中，标靶的定位定姿对于最终结果起着决定性作用。提高标靶的定位定姿的方法，有利于进一步提高四轮定位的解算精度。

但是现有的技术研究与实践过程中发现，现有的四轮定位标靶的空间位置与空间姿态解算过程中，对于同一标靶运动的过程，在空间上形成的轨迹，只是一种简单的空间拟合方式，拟合的曲线与实际情况严重不符，且在推车过程中出现的晃动等因素必定导致拟合出现很大的偏差。

四轮定位仪标靶结算主要存在两种类型：1)无任何优化的直接解求:一般四轮定位仪获取推车停止时刻的图像作为参考，经过计算得到标靶的空间位置与姿态，进而进行四轮定位参数解求，此种方法损失掉大量的中间数据，仅仅依赖静止时的数据，导致结果不稳定。2)在对标靶空间位置进行拟合的方法，总体来说精度较差，若车轮在空间抖动剧烈，拟合方法无法有效的剔除粗差导致拟合出现偏差，影响四轮定位参数解求精度。

本发明提出一种标靶整体优化方法，采用最小二乘法的技术进行标靶的整体的空间位置与姿态优化平差求解，在理论上最完善，在平差过程中剔除因抖动/运动速度过快等因素引起的标靶点提取误差，最大限度的解算标靶的空间位置和姿态，为四轮定位参数解求打下基础。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明采用整体优化的方法，对运动标靶的各个空间位置进行优化，并且剔除误差较大的标靶序列，从而实现对于标靶的精确定位定姿，进而用于高精度的四轮定位测量中。该方法主要在于思路的转换，将运动的标靶转换成静止不动的，将静止不动的相机转换成运动的，从而纳入到运动结构恢复的范畴，可以利用最小二乘法进行平差处理。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，其包括以下步骤：

1)获取标靶的成像点数据，包括标靶的空间姿态R_i、空间位置T_i、成像后的标靶的影像的坐标(u，v)、标靶的实际空间上的坐标值(X，Y)；

2)通过标靶的空间姿态R_i和空间位置T_i，根据空间的几何关系进行标靶—相机公式推导，即可以反求出相机的空间姿态R_i^-1和空间位置-R_i^-1*T_i，此求解出来的相机空间姿态和空间位置作为最小二乘法平差中相机的初始的空间姿态和位置；

3)根据已知的相机内参矩阵A，标靶的空间姿态矩阵R_i，列向量矩阵T_i和尺度因子s，将步骤2)中的标靶—相机公式进行推导，得到标靶在实际空间的坐标值计算值计算该值与实际空间上的坐标值(X，Y)的差值，即得到残差矩阵L；

4)把步骤2)中的标靶—相机公式进行泰勒展开式，针对公式中的多个变量进行求导，获得的相关导数求解出来的数值，作为误差矩阵B；