[发明专利]一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法

说明书

本发明提供了一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法，其通过对被测位置左右侧间隔已知位置处放置靶标，再采用相机进行拍照并检测两个靶标在照片中的像素位置坐标，并测量靶标坐标系与相机世界坐标系之间的旋转夹角，通过坐标旋转坐标转换与线性插值，得到两点之间的密集中间数据。然后根据相机内外参数与中间点偏离位置坐标数据与中间点像素位置坐标数据求解世界坐标系综合数据与世界坐标误差数据以及世界坐标三轴向系数数据，并通过世界坐标系误差数据设计非线性自适应规律，再进行迭代运算得到三维方向的被测物体在世界坐标系的坐标。该方法的优点是自适应算法使得解算精度非常高。

技术领域

本发明涉及相机标定定位与空间位置精确光电测量领域，具体而言，涉及一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法。

背景技术

高精度视觉空间定位是用途极为广泛的高新技术之一，它可以应用于自动化装备及作业对象的位姿与运动轨迹检测，机电系统性能评估，测量误差模型，位置闭环控制，离线或在线遥操作，自动控制与运动规划，大型工程建筑的形变与振动检测等各种领域，因此研究采用相机拍摄并进行空间定位解算的方法具有特别重要的意义。目前常见的定位解算主要是通过标定好的相机参数，采用多相机对多靶标测量，根据靶标之间的位置关系，解多元线性方程组来进行的，如果数据冗余的情况下，则是通过最小二乘法来估计最优位置。但上述方法在大量数据情况下，处理计算量较大而且精度不一定能达到最优。基于上述背景原因，本发明提出一种从误差自适应的角度，将大量数据类比为动态系统的输入输出，将被测量的位置当做未知的常值参数，采用参数自适应的方法，解决空间位置的定位解算问题。该方法不仅新颖，而且具有解算方便，精度较高的优点，从而具有很高的工程应用价值。

需要说明的是，在上述背景技术部分发明的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法，进而克服了由于相关技术的限制和缺陷而导致的相机标定对数据利用效率不高以及标定定位精度不高的问题。

根据本发明的一个方面，提供一种采用三维参数自适应的相机空间定位方法动，包括以下步骤：

步骤S10，选取被测物体的左右两侧两个位置，分别先后放置靶标，采用相机对靶标进行拍照，并检测出靶标在照片中的像素位置，测量靶标偏离被测物体的位置坐标以及靶标坐标系与相机世界坐标系之间的旋转夹角。

步骤S20，根据所述的偏离中心靶标位置坐标以及相应辅助靶标坐标系与相机世界坐标系的xoz平面旋转夹角，解算两个靶标偏离中心靶标在相机世界坐标系的位置偏离值。

步骤S30，根据所述的两个靶标偏离被测物体中心位置在相机世界坐标系的位置偏离值以及两个靶标在照片中的像素位置的二维坐标，进行插值，得到中间点偏离位置坐标数据与中间点像素位置坐标数据。

步骤S40，根据相机内外参数与所述的中间点偏离位置坐标数据与中间点像素位置坐标数据求解世界坐标系综合数据与世界坐标误差数据、世界坐标x向系数数据、世界坐标y向系数数据、世界坐标z向系数数据。

步骤S50，根据所述的世界坐标误差数据与世界坐标x向系数数据、世界坐标y向系数数据、世界坐标z向系数数据，设计x向、y向、z向非线性自适应规律，分别求解被测物体位置在世界坐标系x向、y向、z向的三维坐标。