[发明专利]一种级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法

说明书

本发明公开了一种级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法，将主立体视觉系统固定，在从立体视觉系统的表面固连与从立体视觉系统存在确定位姿关系的从眼标记，此从眼标记可被主立体视觉系统检测并记录位姿。设立一个浮动标定工具，一个辅助标定工具，利用主立体视觉系统获取从眼标记的位姿信息和浮动标定工具的坐标信息，同时利用从立体视觉系统获取辅助标定工具的坐标信息，通过三者间的数学关系便可解算出从立体视觉系统和从眼标记之间的相对位姿关系，实现简便快速“标‑眼”关系确定。

技术领域

本发明涉及立体视觉测量技术领域，更具体的说是涉及一种级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法。

背景技术

立体视觉位姿测量系统，具有无接触测量目标位姿的能力，在医疗机器人辅助手术中多应用于对手术器械和目标的位姿测量与跟踪。然而，立体视觉存在工作空间有限、工作视角固定、工作距离与测量精度相互矛盾以及待跟踪手术器械容易被遮挡的缺点。

在实际工作场景中，需要预留较大的手术操作空间。为了避免干涉手术操作，要么需要移动立体视觉系统，要么需要立体视觉系统具有更大的工作空间和工作距离。然而，对单一立体视觉系统而言，增加工作空间和工作距离的代价是牺牲定位精度。

为了增加工作空间、扩展工作距离以及提高测量精度，目前主要有如下两种方式：(1)增加双目基线距离，提高摄像机分辨率，或者，缩短镜头焦距，扩大摄像机视野。缩短镜头焦距有助于增加视野，但会降低定位精度；增加双目基线距离有助于增加工作距离和提高工作精度，但会减少工作空间；提高摄像机分辨率，有助于提高精度，但会增加系统成本和降低图像处理速度；并且，无论采取上述何种措施，在工作过程中都必须保持视角固定，会存在视线受遮挡影响的问题。(2)利用多个立体视觉系统。通过在工作场景中布置多个立体视觉系统，并通过全局标定方法将所有立体视觉系统配准到同一个世界参考坐标系；由于存在多个立体视觉系统，每个系统可以有自己的工作空间和工作视角，因此可以起到拓展工作空间和弥补单一立体视觉系统视角有限的缺陷的作用；上述方法中立体视觉系统的布置会受到全局标定方法的限制，并且，在工作过程所有的立体视觉系统都必须保持固定，否则相对位姿关系会发生变化，系统将会失效。

在专利号为202010487757.3专利名称为一种立体视觉系统工作空间和工作视角级联扩展方法中，有效扩展了立体视觉系统的工作空间与工作视角。该系统要在从立体视觉系统上安装参考跟踪标记，以被主视觉系统检测跟踪和位姿测量，从而将从立体视觉系统检测的位姿信息转换到主视觉系统参考坐标系中。在上述级联立体视觉系统中，从立体视觉系统的视觉坐标系与其固定联接的跟踪靶标之间的位姿关系称为“标-眼”关系。为实现从立体视觉系统检测跟踪到的位姿信息传递回主视觉系统参考坐标系，需要确定从立体视觉系统与跟踪靶标之间的“标-眼”关系，该关系的确定，对于实现坐标的传递和级联视觉系统的整体精度具有重要作用，是级联视觉系统能否工作的关键。

因此，如何提供一种简便快速的级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法，以确定从立体视觉系统到参考跟踪标记坐标系相对位姿参数，从而打通从立体视觉系统坐标系到主立体视觉系统坐标系的转换通道。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种级联立体视觉系统从眼设备的标眼关系标定方法，包括以下步骤：

S1.在级联立体视觉系统中的各视觉系统均已选定后，选择并确定待标定的从立体视觉系统及辅助进行标定的主立体视觉系统，以主立体视觉系统的视觉坐标系作为全局参考坐标系{W}；

S2.在从立体视觉系统的表面固连与从立体视觉系统存在确定位姿关系的从眼标记Mark_c，从眼标记Mark_c用于被主立体视觉系统检测并记录位姿，以从眼标记Mark_c建立局部坐标系{M_c}；