[发明专利]一种C型臂空间标定器

权利要求书

1.一种C型臂空间标定器，其特征在于，包括以下几个部分：

由5个面组成；

上平面与其余4个面相交；

两个带标定点的平面B、平面C分别与其他2个支撑平面相交；其中，

标定点1,2,5,6,7在平面C上，标定点3,4,8,9在平面B上；

(1,5,6)三点共线；

直线(1,5,6)、(2,7)、(3,8)、(4,9)相交于同一点O2；

直线(1,2)、(3,4)、(6,7)、(8,9)相交于点O1；

直线(7,8)、(6,9)相交于一点O3；

直线(1,4)、(6,9)平行。

2.一种C型臂空间标定器，其特征在于，上平面A、平面B、平面C上有可以被视觉跟踪设备识别的标志。

3.一种C型臂空间标定器，其特征在于，标定点采用可以在X光下显影的材料；标定器主体平面采用在X光不显影或微显影材料。

4.一种C型臂空间标定器，其特征在于，使用时放置在C性臂成像范围的任何一处。

5.一种C型臂空间标定器，其特征在于，通过标记点在C型臂成像的位置，可以求解出C型臂的内外部参数。

C型臂的模型如下：

A₁x+A₂y+A₃z+A₄-A₅xu-A₆yu-A₇zu＝u

A₈x+A₉y+A₁₀z+A₁₁-A₅xv-A₆yv-A₇zv＝v

给定n(n≥6)组标记点的空间坐标(x_i,y_i,z_i)(n＝1,2,L n)以及相应的屏幕坐标(u_i,v_i)(n＝1,2,L n)，则可以得到2n个关于A_i(i＝1,2,L 11)的线性方程组，表示成矩阵的形式为：

A_11×1＝[A₁ A₂ A₃ A₄ A₅ A₆ A₇ A₈ A₉ A₁₀ A₁₁]^T

C_(2×n)×1＝[u₁ u₂ … u_n v₁ v₂ … v_n]^T

所以

E·A＝C

A＝(E^TE)^-1E^TC

从而求得A_i(i＝1,2,L 11)。

6.一种C型臂空间标定器，其特征在于，可以根据标定后的相机参数，求解图像中的点在空间对应的直线方程；

图像上一点对应的空间直线l方程：

7.一种C型臂空间标定器，其特征在于，通过视觉跟踪设备跟踪标定器上的标志，可建立C型臂相机空间与视觉空间的转换关系。

8.一种C型臂空间标定器，其特征在于，

每个视觉跟踪标志有3个黑白相间的角点，沿角点分割方向首尾相连，存在垂直的两条向量；

角点内侧颜色统一，若为白色，两向量逆时针旋转，反之顺时针旋转；

两直线中较长直线中点为坐标系原点，长轴为X轴，短轴为Y轴。