[发明专利]基于长方体标定物的二维激光测距仪定位方法

权利要求书

1.基于长方体标定物的二维激光测距仪定位方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1，将制作好的标定物放在激光测距仪的发射器的侧下方，其中所述标定物的数量为三个，均为长方体，其中两个长方体标定物相互紧贴并放在其余一个长方体标定物的上表面上，位于上方的两个所述长方体标定物中靠近所述发射器的长方体标定物的高度已知，且该已知高度的长方体标定物高度小于远离所述发射器的长方体标定物的高度；

步骤2，所述发射器在扫描面内转动并向所述标定物发射激光，激光经过标定物反射后被激光测距仪接收到，得到标定物表面上多个被测点，拟合这些被测点得到四条直线段；

步骤3，根据拟合得到的直线段计算标定物坐标系和测距仪坐标系之间的转换矩阵，并根据下式确定标定物坐标系和测距仪坐标系之间的转换方程：

C＝RM+T

其中C为标定物坐标系中的坐标，表示为C＝(X,Y,Z)，M为测距仪坐标系中的坐标，表示为M＝(x,y,z)，R和T均为转换矩阵，二者分别表示为：

其中，(r₁ r₂ r₃)^T、(r₄ r₅ r₆)^T和(r₇ r₈ r₉)^T分别是测距仪坐标系中x、y和z轴在标定物坐标系中的单位向量，(t_x t_y t_z)^T是测距仪坐标系的原点o在标定物坐标系中的坐标；

步骤3中转换矩阵R和T的计算过程为：

在测距仪的二维坐标系下，求四条直线段的三个交点，即ab和bc的交点b(x_b,y_b)、bc和cd的交点c(x_c,y_c)、cd和de的交点d(x_d,y_d)；

分别求出线段cb的长度|cb|、线段cd的长度|cd|、两条线段之间的夹角α；

在标定物坐标系下，线段cd对应的向量为标准化后成为单位向量其中h为已知高度的标定物的高度；线段cb对应的单位向量为根据计算出t；再根据线段cb的长度|cb|和cd的长度|cd|，求出b点、c点和d点在标定物坐标系下的坐标，分别记为X_b、X_c和X_d；

根据向量和计算出扫描面π₂的法向量，标准化后记为(r₇ r₈ r₉)^T；

在测距仪坐标系下，计算b点、c点、d点和测距仪光心o的距离，分别记作|ob|、|oc|、|od|，在标定物坐标系下，令测距仪光心o的坐标为X_o，建立如下方程组：

求得测距仪光心o在标定物坐标系下的坐标X_o，记为(t_x t_y t_z)^T；

在测距仪坐标下，选择ob、oc和od中的任意一条线段，假设选择ob，求得其与测距仪坐标系x轴的夹角，记为β_b，在标定物坐标系下，将向量沿扫描面π₂的法向量顺时针旋转β_b，确定测距仪坐标系的x轴在标定物坐标系下的单位向量，记为(r₁ r₂ r₃)^T；

将(r₁ r₂ r₃)^T和扫描面π₂的法向量(r₇ r₈ r₉)^T做叉积运算并标准化，求得测距仪坐标系的y轴在标定物坐标系下的单位向量(r₄ r₅ r₆)^T。

2.如权利要求1所述的基于长方体标定物的二维激光测距仪定位方法，其特征在于，三个所述长方体标定物使用木头、金属或者毛玻璃材料制成。