[发明专利]基于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的全局标定方法

摘要

本发明公开了一种基于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的全局标定方法，首先制作A面具有双目视觉系统圆形标记点和B面具有激光跟踪仪测量靶球的刚性立体靶标，然后建立立体靶标的A面坐标系和B面坐标系，解算立体靶标A面坐标系与双目视觉系统左相机坐标系之间的转换关系和立体靶标B面坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的转换关系，根据上一步中解算出的转换关系，解算出A面坐标系和B面坐标系之间的转换关系，最后解算出全局标定双目视觉系统左相机坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的转换关系。本发明减少了直接加工和维护高精度立体靶标的难度，避免了直接测量带来的测量误差，获得了更加准确的标定结果。

主权项

1.一种基于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的全局标定方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)制作立体靶标：制作A面具有双目视觉系统圆形标记点和B面具有激光跟踪仪测量靶球的刚性立体靶标；/n(2)建立立体靶标的A面坐标系和B面坐标系：将立体靶标放置于双目视觉系统和激光跟踪仪测量系统的测量视野内，双目视觉系统测量立体靶标A面圆形标记点圆心的三维坐标，并以立体靶标A面的三个圆形标记点为基准建立A面坐标系，激光跟踪仪测量系统测量立体靶标B面靶球球心的三维坐标，并以立体靶标B面的三个靶球球心点为基准建立B面坐标系；/n(3)解算立体靶标A面坐标系与双目视觉系统左相机坐标系之间的相互转换关系：A面坐标系下的三维点记为P_A，双目视觉系统左相机坐标系下的三维点记为P_S，已知至少3个公共点在A面坐标系和双目视觉系统左相机坐标系下的三维坐标，解算出A面坐标系和双目视觉系统左相机坐标系之间的相互转换关系H_S2A，其矩阵等式为P_A＝R_S2AP_S+T_S2A，其中R_S2A为旋转矩阵，T_S2A为平移矩阵；/n(4)解算立体靶标B面坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的相互转换关系：B面坐标系下的三维点记为P_B，激光跟踪仪世界坐标系下的三维点记为P_G，已知至少3个公共点在B面坐标系和激光跟踪仪世界坐标系下的三维坐标，解算出B面坐标系和激光跟踪仪世界坐标系之间的相互转换关系H_B2G，其矩阵等式为P_G＝R_B2GP_B+T_B2G，其中R_B2G为旋转矩阵，T_B2G为平移矩阵；/n(5)解算立体靶标A面坐标系和B面坐标系之间的相互转换关系：移动立体靶标，根据解算出的立体靶标A面坐标系与双目视觉系统左相机坐标系之间的转换关系H_S2A和立体靶标B面坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的转换关系H_B2G依次获得每个位置状态下立体靶标A面标记点在A面坐标系下的三维坐标P_A和B面靶球球心在B面坐标系下的三维坐标P_B，解算出立体靶标A面坐标系和B面坐标系之间的相互转换关系H_A2B，其矩阵等式为P_B＝R_A2BP_A+T_A2B,其中R_A2B为旋转矩阵，T_A2B为平移矩阵，将解算出的立体靶标A面坐标系和B面坐标系之间的转换关系结果存储至计算机，以备后续全局标定时使用；/n(6)解算双目视觉系统左相机坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的相互转换关系：根据步骤3解算的立体靶标A面坐标系与双目视觉系统左相机坐标系之间的相互转换关系H_S2A、步骤4解算的立体靶标B面坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的相互转换关系H_B2G和步骤5解算的立体靶标A面坐标系和B面坐标系之间的相互转换关系H_A2B，解算出双目视觉系统左相机坐标系与激光跟踪仪世界坐标系之间的相互转换关系H_S2G，其中包含旋转矩阵R_S2G和平移矩阵T_S2G，它们的转换关系为：/n /n即：P_G＝R_B2GR_A2BR_S2AP_S+R_B2GR_A2BT_S2A+R_B2GT_A2B+T_B2G。/n