[发明专利]研究背景光对基于PSD的空间三维坐标测量影响的方法

摘要

本发明属于三维位置测量领域，特别涉及研究背景光对基于PSD的空间三维坐标测量影响的方法，是一种定量研究的方法。本发明针对现有背景光对基于PSD的三维测量影响研究的不足，通过搭建基于双PSD的空间三维坐标测量系统，对比基于双PSD的空间三维测量系统在不同背景光条件下测得的目标光点的坐标值与实际值的偏差，最终得出背景光对基于PSD的空间三维坐标测量的影响。本发明的方法具有搭建及使用过程简单、效率高和定量化等优点，为消除背景光对基于PSD的空间三维坐标测量影响提供了前提和基础，有利于空间三维位置的精确测量，具有实际应用价值。

主权项

1.一种研究背景光对基于PSD的空间三维坐标测量影响的方法，其特征在于，利用左右两个PSD对同一目标光点的测量数据还原目标光点的三维坐标，搭建基于双PSD的空间三维坐标测量系统，将目标光点置于三坐标测量机上，在不同背景光条件下，分别通过基于神经网络的空间三维坐标测量系统和三坐标测量机获得目标光点的三维坐标，并进行对比，得到基于双PSD的空间三维坐标测量系统在不同背景光条件下获得的目标光点的坐标值与实际值的偏差，最终确定背景光对基于PSD的空间三维坐标测量的影响，具体步骤如下：步骤1：搭建基于双PSD的空间三维坐标测量系统；所述的空间三维坐标测量系统主要由目标光点、两个PSD相机、两个枕型PSD模块、PSD支架、两台信号处理器、数据采集卡和计算机组成；步骤2：在不同背景光条件下利用基于双PSD的空间三维坐标测量系统对目标光点的位置进行测量，通过计算机获得目标光点的位置数据；将目标光点放置在三坐标测量机的立柱上，调节PSD测量装置的位置，使PSD测量视野覆盖预设的三坐标测量机上目标光点的活动范围；在不同背景光条件下分别测量不同位置的目标光点在左右两个PSD上的坐标，并记录目标光点在三坐标测量机上的值；步骤3：利用BP神经网络预测不同背景光条件下目标光点的空间三维坐标值；空间三维坐标测量系统参数包括：目标光点在左PSD上形成的坐标(u_l，v_l)，目标光点在右PSD上形成的坐标(u_r，v_r)和目标光点在世界坐标系下的三维坐标(Xw，Yw，Zw)，将u_l、v_l、u_r和v_r作为BP神经网络的输入量，将Xw、Yw和Zw作为BP神经网络的输出量；步骤2中获得的位置数据中，随机选取其中的140组作为训练样本，而另10组作为测试样本，测试样本用于测试目标光点的三维坐标；首先，通过训练样本数据训练BP神经网络，然后将测试样本中的u_l、v_l、u_r和v_r代入BP神经网络，获得测试光点的三维坐标(Xw，Yw，Zw)；步骤4：通过对比不同背景光条件下目标光点的三维坐标测量预测值与实际值之间的误差，得到背景光对基于PSD的空间三维坐标测量的影响；目标光点的预测值与实际值之间的距离误差公式如下：其中，e为任一目标光点的预测值与实际值之间的距离误差，x_s、y_s和z_s为目标光点的实际三维坐标值，x_y、y_y和z_y为神经网络的预测坐标值；其中，e_ave为各目标光点的平均距离误差，e₁、e₂、...、e_s为各目标光点的预测值与实际值之间的距离误差，s为测试点总数。