[发明专利]坐标转换方法及激光显微切割方法

权利要求书

1.坐标转换方法，其特征在于：所述坐标转换方法包括以下步骤：

(A1)建立屏幕坐标系和现实坐标系；移动件的移动成像在屏幕上；

(A2)在屏幕坐标系中选取若干点位，通过点位之间的连线，将屏幕分为至少二个区域；

(A3)所述移动件移动，使得成像在屏幕坐标系中的移动件分别处于所述点位处，分别获得各区域与所述移动件对应的屏幕坐标和现实坐标

(A4)根据与移动件对应的屏幕坐标和现实坐标以及数学模型获得：

T为平移矩阵，R为四元数旋转矩阵，n为坐标点位数，和为屏幕坐标的2n×1随机误差矢量，和为现实坐标的2n×1随机误差矢量，i＝1,2,···n，e为一个全是1的n×1向量，I_n为三维单位矩阵，k为尺度因子，为克罗内克积；

(A5)求解上述式(1)，获得所述平移矩阵T以及四元数旋转矩阵R，从而实现了屏幕坐标和现实坐标间的转换。

2.根据权利要求1所述的坐标转换方法，其特征在于：在步骤(A5)中，利用最小二乘求解，具体方式为：

最小二乘转换目标函数为：

分别表示屏幕坐标及现实坐标的协方差矩阵；将尺度因子k与旋转矩阵R合并：

则式(1)的非线性条件方程为：

将待估参数设置为ξ＝[T_x T_y q₀ q₃]^T，则其非线性可微条件等式为：

其中：i＝1,2...n；j＝1,2；S＝[x_s1 y_s1 … x_sn y_sn]^T；M＝[x_m1 y_m1 … x_mn y_mn]^T；

线性化为：

其一阶偏导为：

则其闭合差为：

则由下式计算得ξⁱ⁺¹：

其中正规矩阵N为：λ拉格朗日乘子；^表示估计值；

残差向量表示为：

由式(7)-(10)解出的作为下一次迭代的初值，直到ε为迭代阈值，从而获得所述平移矩阵T以及四元数旋转矩阵R。

3.根据权利要求1所述的坐标转换方法，其特征在于：在步骤(A2)中，选择5个点位，其中一个点位处于其它四个点位围成区域的内部，通过所述区域的内部的点位和其它四个点位间的连线将屏幕分为四个区域。

4.根据权利要求3所述的坐标转换方法，其特征在于：所述区域的内部的点位到所述屏幕的边界的距离与所述屏幕的宽度或长度之比大于0.25且小于0.75。

5.根据权利要求1所述的坐标转换方法，其特征在于：所述移动件是光源，所述光源发出的光成像在屏幕上，光在屏幕上的坐标为所述屏幕坐标，所述光源的坐标为所述现实坐标。

6.激光显微切割方法，其特征在于：所述激光显微切割方法包括以下步骤：

(B1)根据权利要求1-5任一所述的转换方法建立激光器的现实坐标和屏幕坐标间的映射关系，所述激光器设置在滑块上，并随着滑块在弧面导轨上移动；

(B2)屏幕显示激光器发出的激光的图像，并绘制切割曲线；

(B3)根据所述映射关系获得激光器在导轨上的轨迹；

(B4)驱动所述滑块按照所述轨迹在所述导轨上移动；

(B5)在滑块的移动中，激光器发出的光到达培养皿进行显微切割。

7.根据权利要求6所述的激光显微切割方法，其特征在于：在步骤(B1)中，映射关系的建立过程中，屏幕坐标的x轴取负。

8.根据权利要求6所述的激光显微切割方法，其特征在于：激光器发出的光穿过物镜达到所述培养皿。