[发明专利]一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法

摘要

本发明公开了一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，属于汽车的生产、维修、服务领域。一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，将不同状态的标靶成像可以看作是同一标靶点在相机上的成像，把不同状态的相机看作相机在不同的空间位置对标靶摄影，那么就类似于三维重建的相关理论，已知的空间点投影到相机中成像，利用反投影误差最小进行约束，进而进行最小二乘求解，得到相机位置，剔除残差较大的相机(此相机对应着运动中抖动等因素导致的标靶点提取误差较大等)，然后通过反算得到标靶的精确姿态与位置。

主权项

1.一种标靶整体优化的空间位置与姿态解求方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取标靶的成像点数据，包括标靶的空间姿态R_i、空间位置T_i、成像后的标靶的影像的坐标(u，v)、标靶的实际空间上的坐标值(X，Y)；2)通过标靶的空间姿态R_i和空间位置T_i，根据空间的几何关系进行标靶—相机公式推导，即反求出相机的空间姿态R_i^‑1和空间位置‑R_i^‑1*T_i；3)根据已知的相机内参矩阵矩阵A，标靶的空间姿态矩阵R_i，列向量矩阵T_i和尺度因子s，将步骤2)中的标靶—相机公式进行推导，得到标靶在实际空间的坐标值计算值计算该值与实际空间上的坐标值(X，Y)的差值，即得到残差矩阵L；4)把步骤2)中的标靶—相机公式进行泰勒展开式，也针对公式中的多个变量进行求导，获得的相关导数求解出来的数值，作为误差矩阵B；5)通过平差理论，求解x＝(B^TB)^‑1B^TL，其中x为相机相关角度和空间位置的改正值；6)如果改正值x小于限差，其中，x为相关角度的改正值，则角度值<0.000001弧度，x为空间位置的改正值，空间位置<0.000001，则平差收敛，通过改正后的角度值计算出优化以后的相机空间位置与姿态，并且反解出标靶的空间位置与空间姿态；7)如果改正值x大于限差，其中，x为相关角度的改正值，则角度值﹥0.000001弧度，x为空间位置的改正值，空间位置﹥0.000001，则需要进行下一次的迭代，返回步骤3)，对步骤3)的残差矩阵L进行分析，将残差矩阵L对应的标靶空间坐标点(X，Y)通过标靶—相机公式投影到影像上来，计算其投影点与对应影像的坐标点(u，v)的差值，如果标靶点残差大于2.0像素，则该点属于噪点，则将其剔除后再次进行平差，如果剔除的数据点大于总点数的20％，则认为该标靶影像获取效果较差，将其作为候选的误差标靶；8)根据步骤6)得到的标靶的空间姿态，将标靶空间坐标点(X，Y)通过标靶—相机公式投影到影像上来，计算其投影点与对应坐标点(u，v)的误差，并统计其平均误差，利用该平均误差对步骤7)中的候选的误差标靶进行判断其是否为错误影像帧，如果影像平均误差大于1.5像素，则认为该影像为误差影像，将其进行剔除。