本發(fā)明屬于測(cè)試計(jì)量設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種編碼靶標(biāo)，本發(fā)明還涉及基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
：三維坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于對(duì)汽車(chē)、飛機(jī)、船舶以及航天器的外形測(cè)量。如今，對(duì)大型工件表面輪廓、幾何尺寸的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量工作越來(lái)越多，精度要求越來(lái)越高，以三坐標(biāo)式測(cè)量機(jī)(CMM)為代表的傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備具有體積大、不便于攜帶及難以滿足現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量要求。隨著計(jì)算機(jī)、激光、CCD傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了靶標(biāo)式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)因具有體積小、重量輕及便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，得到越來(lái)越多的研究與應(yīng)用。使用靶標(biāo)作為探測(cè)工具，測(cè)量時(shí)需要靶標(biāo)的全部或大部進(jìn)入視場(chǎng)，測(cè)量范圍與靶標(biāo)大小成比例，而分辨率取決于覆蓋靶標(biāo)范圍的視覺(jué)傳感器像素的數(shù)量，同時(shí)獲得大的測(cè)量范圍和高的測(cè)量精度是困難的。另外，靶標(biāo)上的靶點(diǎn)的質(zhì)量影響系統(tǒng)的測(cè)量精度，常見(jiàn)印制圖像靶點(diǎn)成本低、制作簡(jiǎn)單，但是測(cè)量距離有限；直接采用紅外LED點(diǎn)光源作為靶點(diǎn)是提高系統(tǒng)測(cè)量范圍的一個(gè)重要途徑，但是點(diǎn)光源靶點(diǎn)的成像光斑質(zhì)量較難保證。由此可見(jiàn)，如何突破以往視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量的局限性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的大范圍和高精度是迫切要解決的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的第一目的在于提供一種編碼靶標(biāo)，將其應(yīng)用于視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)后能突破以往視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量的局限性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的大范圍和高精度。本發(fā)明的第二目的在于提供基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法。本發(fā)明所采用的第一種技術(shù)方案是，編碼靶標(biāo)，包括有長(zhǎng)方體狀的殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電路；殼體的外側(cè)壁上分別設(shè)置有狀態(tài)燈、觸發(fā)開(kāi)關(guān)及把手；殼體的外側(cè)壁上還設(shè)有工作面，且工作面上設(shè)置有編碼單元，編碼單元包括有12個(gè)大小相同的定位光點(diǎn)和5個(gè)大小相同的小光點(diǎn)，且定位光點(diǎn)2和小光點(diǎn)均為紅外LED，定位光點(diǎn)的尺寸大于小光點(diǎn)的尺寸，12個(gè)定位光點(diǎn)在工作面上沿中線等距離設(shè)置，5個(gè)小光點(diǎn)分布于12個(gè)定位光點(diǎn)之間；殼體的底部設(shè)置有靶標(biāo)測(cè)頭，且靶標(biāo)測(cè)頭與12個(gè)定位光點(diǎn)位于同一條直線上。本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：5個(gè)小光點(diǎn)與12個(gè)定位光點(diǎn)的位置關(guān)系具體如下：在一個(gè)定位光點(diǎn)的左邊設(shè)置一個(gè)小光點(diǎn)或在其右邊設(shè)置一個(gè)小光點(diǎn)或者不設(shè)置小光點(diǎn)；若小光點(diǎn)設(shè)置于定位光點(diǎn)的左邊則編碼為C；若小光點(diǎn)設(shè)置于定位光點(diǎn)的右邊則編碼為B；若定位光點(diǎn)附近不設(shè)置小光點(diǎn)則編碼為A；在工作面上構(gòu)成的編碼，任意三個(gè)連續(xù)位置編碼不同。定位光點(diǎn)和小光點(diǎn)均為紅外LED，且定位光點(diǎn)的尺寸大于小光點(diǎn)。本發(fā)明所采用的第二種技術(shù)方案是，基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、利用編碼靶標(biāo)、計(jì)算機(jī)、CCD攝像機(jī)構(gòu)建一個(gè)基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)；步驟2、先啟動(dòng)步驟1中構(gòu)建的基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，待靶標(biāo)測(cè)頭接觸到被測(cè)物上的某一點(diǎn)，將其作為被測(cè)點(diǎn)；然后按動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)，點(diǎn)亮所有定位光點(diǎn)和小光點(diǎn)，同時(shí)將觸發(fā)開(kāi)關(guān)的信號(hào)經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置無(wú)線傳輸給計(jì)算機(jī)；之后再由計(jì)算機(jī)控制CCD攝像機(jī)采集一副圖像，此時(shí)狀態(tài)燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)，此時(shí)表示該點(diǎn)測(cè)量啟動(dòng)；步驟3、待步驟2完成后，對(duì)成像位置進(jìn)行解碼；步驟4、待步驟3完成后，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)定位光點(diǎn)進(jìn)行亮度計(jì)算與調(diào)節(jié)；步驟5、待步驟4完成后，由亮度調(diào)整后的高質(zhì)量圖像精確確定定位光點(diǎn)中心圖像坐標(biāo)，由定位光點(diǎn)中心的圖像坐標(biāo)和編碼靶標(biāo)上已知點(diǎn)坐標(biāo)即能求出靶標(biāo)測(cè)頭的坐標(biāo)；步驟6、待步驟5完成后，由計(jì)算機(jī)發(fā)送結(jié)束指令經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置傳輸至編碼靶標(biāo)，編碼靶標(biāo)上的所有定位光點(diǎn)和小光點(diǎn)熄滅，同時(shí)編碼靶標(biāo)上狀態(tài)燈熄滅，表示該點(diǎn)測(cè)量結(jié)束；若以上任意一步出現(xiàn)錯(cuò)誤，則無(wú)線收發(fā)裝置發(fā)送錯(cuò)誤指令至編碼靶標(biāo)，編碼靶標(biāo)上的狀態(tài)燈閃爍，表示要重新進(jìn)行測(cè)量；在測(cè)量過(guò)程中，步驟2至步驟6均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，只要按下編碼靶標(biāo)上的觸發(fā)開(kāi)關(guān)即能進(jìn)行靶標(biāo)測(cè)頭的坐標(biāo)測(cè)量；一點(diǎn)測(cè)量完成后，將編碼靶標(biāo)移動(dòng)到下一測(cè)量點(diǎn)，重復(fù)步驟2至步驟6，以此類(lèi)推，直到所有測(cè)點(diǎn)測(cè)量完成。本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特點(diǎn)還在于：步驟1中基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，包括有編碼靶標(biāo)和計(jì)算機(jī)，且計(jì)算機(jī)內(nèi)集成有測(cè)量算法模塊；計(jì)算機(jī)與無(wú)線收發(fā)裝置通過(guò)信號(hào)線連接，計(jì)算機(jī)還通過(guò)CCD傳感器數(shù)據(jù)線與CCD攝像機(jī)連接，CCD攝像機(jī)支撐于攝像機(jī)支架上，編碼靶標(biāo)與CCD攝像機(jī)呈相對(duì)設(shè)置，CCD攝像機(jī)13成像視場(chǎng)要大于編碼靶標(biāo)的三個(gè)編碼間距。步驟3具體按照以下方法實(shí)施：由計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖像處理單元對(duì)CCD攝像機(jī)采集到的圖像進(jìn)行處理，得到光點(diǎn)中心的圖像坐標(biāo)和光點(diǎn)大小；再由光點(diǎn)大小區(qū)分定位光點(diǎn)與小光點(diǎn)；由定位光點(diǎn)附近小光點(diǎn)的分布得到該段圖像對(duì)應(yīng)的編碼組合；小光點(diǎn)不出現(xiàn)在定位光點(diǎn)附近編碼為A，小光點(diǎn)位于定位光點(diǎn)右邊編碼為B，小光點(diǎn)位于定位光點(diǎn)左邊編碼為C；查詢(xún)計(jì)算機(jī)事先存儲(chǔ)的編碼表，即能解碼獲得該段圖像在編碼靶標(biāo)上的位置。步驟4具體按照以下方法實(shí)施：圖像處理判斷光點(diǎn)亮度，與期望亮度進(jìn)行比較，之后給出調(diào)節(jié)參數(shù)，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟a、計(jì)算機(jī)根據(jù)步驟3解碼得到的光點(diǎn)位置，給出視場(chǎng)內(nèi)不同光點(diǎn)的調(diào)節(jié)參數(shù)，形成調(diào)節(jié)指令，并將調(diào)節(jié)指令經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置無(wú)線傳輸給編碼靶標(biāo)；步驟b、經(jīng)步驟a后，編碼靶標(biāo)接收到調(diào)節(jié)指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)相應(yīng)的定位光點(diǎn)的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)；步驟c、經(jīng)步驟b亮度調(diào)節(jié)后，驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送控制信號(hào)并經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置傳輸給計(jì)算機(jī)，控制CCD攝像機(jī)重新采集一副圖像。步驟5具體按照以下方法實(shí)施：以CCD攝像機(jī)透視中心作為原點(diǎn)，光軸方向?yàn)閦軸，平行于CCD像素的橫縱方向分別作為x軸和y軸，建立攝像機(jī)三維坐標(biāo)系o-xyz，以靶標(biāo)測(cè)頭點(diǎn)P為原點(diǎn)，建立測(cè)頭空間坐標(biāo)系P-x′y′z′；若CCD攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)：焦距、圖像中心已知，給予足夠多控制點(diǎn)(xi′，yi′，zi′)及對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)(Ui，Vi)，由式(1)能求解得到其中的旋轉(zhuǎn)、平移矩陣R、T；矩陣T為兩坐標(biāo)系的平移矩陣，即將控制點(diǎn)靶標(biāo)坐標(biāo)系與攝像機(jī)o-xyz坐標(biāo)系之間的平移矩陣，其物理意義是靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)與攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的平移位置關(guān)系；將靶標(biāo)測(cè)頭的中心作為測(cè)頭坐標(biāo)系的原點(diǎn)，則能確定靶標(biāo)測(cè)頭在CCD攝像機(jī)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，也就是平移矩陣T；在靶標(biāo)定位光點(diǎn)共線條件下，設(shè)定空間點(diǎn)y′、z′坐標(biāo)為0，則式(1)能轉(zhuǎn)化為式(2)，變量代換得到未知量ai的線性方程(3)，則有三對(duì)以上物像對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即能解出未知量ai的最小二乘解；再由正交約束，解出T矩陣見(jiàn)式(4)，即靶標(biāo)測(cè)頭坐標(biāo)系的原點(diǎn)在CCD攝像機(jī)坐標(biāo)系中的位置能唯一確定；其中涉及的具體算法分別如下：ρ·UiVi1=f000f0001·[RT]·xi′yi′zi′1---(1);]]>ρ·UiVi1=fr1fTxfr4fTyr7fTz.xi′1---(2);]]>ρTz·UiVi1=a1a2a3a4a51·xi′1---(3);]]>TZ=f/a12+a32+fa52TX=a2TZ/fTY=a4Tz/f---(4);]]>在式(1)～式(4)中：(xi′，yi′，zi′)為標(biāo)志點(diǎn)在靶標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，(Ui，Vi)為對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，R、T分別為靶標(biāo)坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)、平移矩陣，f為已知的成像焦距，ρ為設(shè)定的系數(shù)；(Tx，Ty，Tz)為平移矩陣的展開(kāi)形式，當(dāng)定位光點(diǎn)共線，(r1，r4，r7)為旋轉(zhuǎn)矩陣的展開(kāi)形式，ai為變量代換的中間量。本發(fā)明的有益效果在于：(1)本發(fā)明編碼靶標(biāo)，其靶標(biāo)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單緊湊，編碼解碼簡(jiǎn)單，只要成像視場(chǎng)大于三個(gè)編碼間距即可正確解碼和測(cè)量。(2)利用本發(fā)明基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法，通過(guò)獲取編碼靶標(biāo)的局部信息，即可在相對(duì)大的范圍內(nèi)獲得測(cè)點(diǎn)空間坐標(biāo)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的大范圍和高分辨率。(3)本發(fā)明編碼靶標(biāo)，通過(guò)LED位置解碼識(shí)別與LED亮度調(diào)節(jié)解決了靶點(diǎn)成像質(zhì)量問(wèn)題，不同測(cè)量條件下的成像質(zhì)量較好，有效提高測(cè)量精度。(4)在本發(fā)明基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法中涉及基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，其內(nèi)部的測(cè)量系統(tǒng)采用無(wú)線收發(fā)，靶標(biāo)移動(dòng)自由同時(shí)和系統(tǒng)有效通訊，靶標(biāo)設(shè)計(jì)兼顧使用簡(jiǎn)便性與功能完善性。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明編碼靶標(biāo)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法中構(gòu)建的基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法中涉及的成像模型示意圖。圖中，1.觸發(fā)開(kāi)關(guān)，2.定位光點(diǎn)，3.狀態(tài)燈，4.把手，5.殼體，6.靶標(biāo)測(cè)頭，7.被測(cè)物，8.驅(qū)動(dòng)電路，9.無(wú)線收發(fā)裝置，10.計(jì)算機(jī)，11.CCD傳感器數(shù)據(jù)線，12.攝像機(jī)支架，13.CCD攝像機(jī)，14.攝像機(jī)像平面，15.小光點(diǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明編碼靶標(biāo)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有長(zhǎng)方體狀的殼體5，殼體5內(nèi)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電路8；殼體5的外側(cè)壁上分別設(shè)置有狀態(tài)燈3、觸發(fā)開(kāi)關(guān)1及把手4；殼體5的外側(cè)壁上還設(shè)有工作面，且工作面上設(shè)置有編碼單元，編碼單元包括有12個(gè)大小相同的定位光點(diǎn)2和5個(gè)大小相同的小光點(diǎn)15，且定位光點(diǎn)2和小光點(diǎn)15均為紅外LED，定位光點(diǎn)2的尺寸大于小光點(diǎn)15的尺寸，12個(gè)定位光點(diǎn)2在工作面上沿中線等距離設(shè)置，5個(gè)小光點(diǎn)15分布于12個(gè)定位光點(diǎn)2之間；殼體5的底部設(shè)置有靶標(biāo)測(cè)頭6，且靶標(biāo)測(cè)頭6與12個(gè)定位光點(diǎn)2位于同一條直線上；其中，5個(gè)小光點(diǎn)15與12個(gè)定位光點(diǎn)2之間的分布方式具體如下：在一個(gè)定位光點(diǎn)2的左邊設(shè)置一個(gè)小光點(diǎn)15或在其右邊設(shè)置一個(gè)小光點(diǎn)15或不設(shè)置小光點(diǎn)15；若小光點(diǎn)15設(shè)置于定位光點(diǎn)2的左邊則編碼為C；若小光點(diǎn)15設(shè)置于定位光點(diǎn)2的右邊則編碼為B；若定位光點(diǎn)2附近不設(shè)置小光點(diǎn)15則編碼為A。如圖1所示，僅用5個(gè)小光點(diǎn)15就實(shí)現(xiàn)了12個(gè)位置的編碼，在工作面上，自下而上的12個(gè)編碼為(AAABAACABBAB)，且任意三個(gè)連續(xù)位置編碼不同。本發(fā)明基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟1、利用編碼靶標(biāo)、計(jì)算機(jī)10及CCD攝像機(jī)13構(gòu)建一個(gè)基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)；基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括有編碼靶標(biāo)和計(jì)算機(jī)10，且計(jì)算機(jī)10內(nèi)集成有測(cè)量算法模塊；計(jì)算機(jī)10與無(wú)線收發(fā)裝置9通過(guò)信號(hào)線連接，計(jì)算機(jī)10還通過(guò)CCD傳感器數(shù)據(jù)線11與CCD攝像機(jī)13連接，CCD攝像機(jī)13支撐于攝像機(jī)支架12上，編碼靶標(biāo)與CCD攝像機(jī)13呈相對(duì)設(shè)置，CCD攝像機(jī)13成像視場(chǎng)要大于編碼靶標(biāo)的三個(gè)編碼間距。在上述結(jié)構(gòu)中，編碼靶標(biāo)用于提供測(cè)量參數(shù)，CCD攝像機(jī)13用于提供測(cè)量基準(zhǔn)，無(wú)線收發(fā)裝置9用于實(shí)現(xiàn)通訊，計(jì)算機(jī)10用于提供測(cè)量算法；各部分通過(guò)有機(jī)結(jié)合，能實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)測(cè)量。采用基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量之前，已知的參數(shù)包括有：(1)CCD攝像機(jī)13內(nèi)參數(shù)；(2)編碼靶標(biāo)上各光點(diǎn)在靶標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；(3)亮度調(diào)節(jié)參數(shù)與光點(diǎn)亮度偏差的之間的調(diào)節(jié)函數(shù)。另外，CCD攝像機(jī)13作為測(cè)量坐標(biāo)系，在測(cè)量過(guò)程中保持不變；將靶標(biāo)光點(diǎn)一面朝向CCD攝像機(jī)13的攝像頭，由靶標(biāo)測(cè)頭6依次接觸被測(cè)點(diǎn)進(jìn)行坐標(biāo)測(cè)量，每一點(diǎn)測(cè)量只需按下編碼靶標(biāo)上的觸發(fā)開(kāi)關(guān)1即可進(jìn)行，其余過(guò)程全部由計(jì)算機(jī)10自動(dòng)完成。步驟2、先啟動(dòng)步驟1中構(gòu)建的基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，待靶標(biāo)測(cè)頭6接觸到被測(cè)物7上的某一點(diǎn)，將其作為被測(cè)點(diǎn)；然后按動(dòng)觸發(fā)開(kāi)關(guān)1，點(diǎn)亮所有定位光點(diǎn)2和小光點(diǎn)15，同時(shí)將觸發(fā)開(kāi)關(guān)1的信號(hào)經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置9無(wú)線傳輸給計(jì)算機(jī)10；之后再由計(jì)算機(jī)10控制CCD攝像機(jī)13采集一副圖像，此時(shí)狀態(tài)燈3處于點(diǎn)亮狀態(tài)，此時(shí)表示該點(diǎn)測(cè)量啟動(dòng)。步驟3、待步驟2完成后，對(duì)成像位置進(jìn)行解碼，具體按照以下方法實(shí)施：由計(jì)算機(jī)10內(nèi)的圖像處理單元對(duì)CCD攝像機(jī)13采集到的圖像進(jìn)行處理，得到光點(diǎn)中心的圖像坐標(biāo)和光點(diǎn)大?。辉儆晒恻c(diǎn)大小區(qū)分定位光點(diǎn)2與小光點(diǎn)15；由定位光點(diǎn)2附近小光點(diǎn)15的分布得到該段圖像對(duì)應(yīng)的編碼組合；其中，小光點(diǎn)15不出現(xiàn)在定位光點(diǎn)2附近編碼為A，小光點(diǎn)15位于定位光點(diǎn)2右邊編碼為B，小光點(diǎn)15位于定位光點(diǎn)2左邊編碼為C；查詢(xún)計(jì)算機(jī)10事先存儲(chǔ)的編碼表，即能解碼獲得該段圖像在編碼靶標(biāo)上的位置。步驟4、待步驟3完成后，對(duì)視場(chǎng)內(nèi)定位光點(diǎn)2進(jìn)行亮度計(jì)算與調(diào)節(jié)，具體按照以下方法實(shí)施：圖像處理判斷光點(diǎn)亮度，與期望亮度進(jìn)行比較，之后給出調(diào)節(jié)參數(shù)，具體按照以下步驟實(shí)施：步驟a、計(jì)算機(jī)10根據(jù)步驟3解碼得到的光點(diǎn)位置，給出視場(chǎng)內(nèi)不同光點(diǎn)的調(diào)節(jié)參數(shù)，形成調(diào)節(jié)指令，并將調(diào)節(jié)指令經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置9無(wú)線傳輸給編碼靶標(biāo)；步驟b、經(jīng)步驟a后，編碼靶標(biāo)接收到調(diào)節(jié)指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路8對(duì)相應(yīng)的定位光點(diǎn)2的亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)；步驟c、經(jīng)步驟b亮度調(diào)節(jié)后，驅(qū)動(dòng)電路8發(fā)送控制信號(hào)并經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置9傳輸給計(jì)算機(jī)10，控制CCD攝像機(jī)13重新采集一副圖像。步驟5、待步驟4完成后，由亮度調(diào)整后的高質(zhì)量圖像精確確定定位光點(diǎn)2中心圖像坐標(biāo)，由定位光點(diǎn)2中心的圖像坐標(biāo)和編碼靶標(biāo)上已知點(diǎn)坐標(biāo)即能求出靶標(biāo)測(cè)頭6的坐標(biāo)，計(jì)算方法具體如下：以CCD攝像機(jī)13透視中心作為原點(diǎn)，光軸方向?yàn)閦軸，平行于CCD像素的橫縱方向分別作為x軸和y軸，建立攝像機(jī)三維坐標(biāo)系o-xyz，以靶標(biāo)測(cè)頭6點(diǎn)P為原點(diǎn)，建立測(cè)頭空間坐標(biāo)系P-x′y′z′，具體如圖3所示；若CCD攝像機(jī)13的內(nèi)參數(shù)，如：焦距、圖像中心已知，給予足夠多控制點(diǎn)(xi′，yi′，zi′)及對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)(Ui，Vi)，由式(1)能求解得到其中的旋轉(zhuǎn)、平移矩陣R、T；矩陣T為兩坐標(biāo)系的平移矩陣，即將控制點(diǎn)靶標(biāo)坐標(biāo)系與攝像機(jī)o-xyz坐標(biāo)系之間的平移矩陣，其物理意義是靶標(biāo)坐標(biāo)系原點(diǎn)與攝像機(jī)坐標(biāo)系原點(diǎn)之間的平移位置關(guān)系；將靶標(biāo)測(cè)頭6的中心作為測(cè)頭坐標(biāo)系的原點(diǎn)，則能確定靶標(biāo)測(cè)頭6在CCD攝像機(jī)13坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，也就是平移矩陣T；在靶標(biāo)定位光點(diǎn)共線條件下，設(shè)定空間點(diǎn)y′、z′坐標(biāo)為0，則式(1)能轉(zhuǎn)化為式(2)，變量代換得到未知量ai的線性方程(3)，則有三對(duì)以上物像對(duì)應(yīng)點(diǎn)，即能解出未知量ai的最小二乘解；再由正交約束，解出T矩陣見(jiàn)式(4)，即靶標(biāo)測(cè)頭6坐標(biāo)系的原點(diǎn)在CCD攝像機(jī)13坐標(biāo)系中的位置能唯一確定，其中涉及的具體算法分別如下：ρ·UiVi1=f000f0001·[RT]·xi′yi′zi′1---(1);]]>ρ·UiVi1=fr1fTxfr4fTyr7fTz.xi′1---(2);]]>ρTz·UiVi1=a1a2a3a4a51·xi′1---(3);]]>TZ=f/a12+a32+fa52TX=a2TZ/fTY=a4Tz/f---(4);]]>在式(1)～式(4)中：(xi′，yi′，zi′)為標(biāo)志點(diǎn)在靶標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，(Ui，Vi)為對(duì)應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)，R、T分別為靶標(biāo)坐標(biāo)系和攝像機(jī)坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)、平移矩陣，f為已知的成像焦距，ρ為設(shè)定的系數(shù)；(Tx，Ty，Tz)為平移矩陣的展開(kāi)形式，當(dāng)定位光點(diǎn)共線，(r1，r4，r7)為旋轉(zhuǎn)矩陣的展開(kāi)形式，ai為變量代換的中間量。步驟6、待步驟5完成后，由計(jì)算機(jī)10發(fā)送結(jié)束指令經(jīng)無(wú)線收發(fā)裝置9傳輸至編碼靶標(biāo)，編碼靶標(biāo)上的所有定位光點(diǎn)2和小光點(diǎn)15熄滅，同時(shí)編碼靶標(biāo)上狀態(tài)燈3熄滅，表示該點(diǎn)測(cè)量結(jié)束；若以上任意一步出現(xiàn)錯(cuò)誤，則無(wú)線收發(fā)裝置9發(fā)送錯(cuò)誤指令至編碼靶標(biāo)，編碼靶標(biāo)上的狀態(tài)燈3閃爍，表示要重新進(jìn)行測(cè)量；在以上測(cè)量過(guò)程中，步驟2至步驟6均由計(jì)算機(jī)10自動(dòng)完成，只要按下編碼靶標(biāo)上的觸發(fā)開(kāi)關(guān)1即能進(jìn)行靶標(biāo)測(cè)頭6的坐標(biāo)測(cè)量；一點(diǎn)測(cè)量完成后，將編碼靶標(biāo)移動(dòng)到下一測(cè)量點(diǎn)，重復(fù)步驟2至步驟6，以此類(lèi)推，直到所有測(cè)點(diǎn)測(cè)量完成。本發(fā)明編碼靶標(biāo)及其基于編碼靶標(biāo)的視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量方法，能突破以往視覺(jué)坐標(biāo)測(cè)量的局限性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的大范圍和高精度。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3