[发明专利]一种测量坐标系配准方法

说明书

一种测量坐标系配准方法，包括如下步骤：步骤一、已知一组公共点分别在两个不同测量坐标系下的坐标值，按排列组合中的组合方法从中抽取至少三个公共点，利用奇异值分解方法计算得到两个不同测量坐标系的第一转换关系矩阵；步骤二、除步骤一中已抽取的公共点外，将其余公共点在两个不同测量坐标系下的坐标值统一到同一测量坐标系下，并计算残差；步骤三、设定残差阈值，步骤二中残差小于残差阈值的公共点和该次抽取的公共点确定为域内点，记录域内点及域内点的数目；步骤四、重复步骤一至步骤三，选取域内点数目最多的抽样，根据域内点的坐标值，利用奇异值分解方法计算两个不同测量坐标系的转换关系矩阵。

技术领域

本发明属于数字化测量领域，涉及一种测量坐标系配准方法。

背景技术

随着数字化制造为核心的先进制造技术的飞速发展，对形状尺寸和空间位置测量的精度和速度提出了越来越高的要求，数字化的高精度测量设备/系统的联合组网测量得到了广泛的应用。尤其是以高稳定结构在环境温度下的原位测量为代表的各类大型、复杂、高精度产品结构测量需求越来越多。

大多数场合下，由于测量现场可视性、可达性等条件的限制，往往需要通过测量仪器转站或者利用多台测量仪器组网测量，以获得零部件的整体信息。不同测量设备或不同测量站位获得的测量点的坐标值都是以自身的测量坐标系为基准，需要通过公共点的坐标值，对不同的坐标系进行配准，将测量数据统一于同一坐标系下。这要求公共点的世界坐标值保持不变，但在温度变化比较大、温度梯度大，振动等恶劣条件的复杂工况之下，公共点的世界坐标值会产生波动，甚至严重偏离其理论位置。传统的坐标系配准方法如最小二乘法、奇异值分解法、四元数法，利用全体公共点在不同测量坐标系下的坐标值，计算坐标系之间的转换关系，由于计算过程种有可能存在世界坐标值波动较大的公共点，导致上述方法配准精度较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种测量坐标系配准方法，与传统的测量坐标系配准方法相比，本发明剔除了公共点坐标值波动比较大的点，并结合奇异值分解方法提高了坐标系配准的配准精度，从而提高了不同测量坐标系之间坐标转换的准确性。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种测量坐标系配准方法，包括如下步骤：

步骤一、已知一组公共点分别在两个不同测量坐标系下的坐标值，按排列组合中的组合方法从中抽取至少三个公共点，根据上述至少三个公共点在两个不同测量坐标系下的坐标值，利用奇异值分解方法计算得到两个不同测量坐标系的第一转换关系矩阵；

步骤二、利用步骤一中的第一转换关系矩阵，将两个不同测量坐标系下的坐标值统一到同一测量坐标系下，除已抽取的公共点以外，计算其余公共点坐标值转换后的残差；

步骤三、设定残差阈值小于所有公共点坐标平均值的万分之一，将步骤二中残差小于残差阈值的公共点和该次抽取的至少三个公共点定为域内点，残差不小于残差阈值的公共点定为域外点；剔除域外点，记录域内点及域内点的数目；

步骤四、重复步骤一至步骤三，比较所有组合方法抽样结果得到的域内点的数目，选取域内点数目最多的抽样，根据该抽样记录的所有域内点的坐标值，利用奇异值分解方法计算两个不同测量坐标系的转换关系矩阵。

上述测量坐标系配准方法，所述步骤一中按组合方法抽取的至少三个公共点不在同一条直线上。

上述测量坐标系配准方法，应用的环境温度范围为-170℃～+140℃。

上述测量坐标系配准方法，应用的真空环境压力小于1×10^-4Pa。

上述测量坐标系配准方法，应用领域包括：光学领域、图像领域、装配领域。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：