專利名稱：基于幾何約束的物體三維姿態(tài)測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視覺檢測技術、物體三維姿態(tài)測量，具體講涉及基于幾何約束的物體
三維姿態(tài)測量方法。
背景技術：
物體的位置與姿態(tài)測量在三維姿態(tài)測量技術在航空航天、汽車四輪定位、光筆測量技術、頭盔瞄準定位系統、水下機器人懸停定位等工業(yè)領域有重要的應用價值。相比基于磁場的位姿測量方法，機器視覺法由于不受電磁場的干擾而被廣泛的研究。目前對物體三維姿態(tài)進行測量的方法大多是直接對表示物體位姿的旋轉平移矩陣進行求解，這種方法一般面臨兩個問題1進行位姿求解特征點的個數偏多，導致計算過程復雜；2求解過程中特征點的幾何形狀有特殊要求；這里擬將攝像機坐標系作為中介，利用4個非共面特征點，首先求解出定位特征點在攝像機坐標系下的坐標，然后再根據特征點在攝像機坐標系下的坐標得出物體旋轉平移矩陣進而得出物體的位姿。

發(fā)明內容
為克服現有技術的不足，提供一種基于幾何約束的物體三維姿態(tài)測量方法，滿足現實中物體三維姿態(tài)智能、快速、高精度、低成本的檢測需要，本發(fā)明采取的技術方案是， 基于幾何約束的物體三維姿態(tài)測量方法，借助于sigma 二維轉臺、兩個攝像機、攝像機支撐架、測量用靶標和計算機實現，將兩個攝像機分別固定在各自的支撐架上并根據轉臺的高度調整攝像機的位置，測量靶標為一個立方體除底面外，每個平面上有4個非共面的紅外 LED作為定位特征點，使二維轉臺帶動靶標做偏轉、俯仰兩個自由度的運動，使用兩部攝像機分別從不同角度拍攝定位標志，通過計算機采用串口發(fā)送信號至轉臺的控制箱，控制轉臺的運動，所述方法進一步包括如下步驟設特征點在攝像機坐標系下的坐標可以表示為if，上標c表示攝像機坐標系，在靶標局部坐標系即世界坐標系下的坐標值可以表示為^f，上標w表示世界坐標系，相應的圖像在世界坐標系下的坐標Ii = (xui, yui)T(i取值為0、1、2、3中的一個)，T表示轉置，因
uuuum Iiiiin一
此OiJf與%的關系可以描述為
權利要求
1. 一種基于幾何約束的物體三維姿態(tài)測量方法，其特征是，借助于sigma 二維轉臺、兩個攝像機、攝像機支撐架、測量用靶標和計算機實現，將兩個攝像機分別固定在各自的支撐架上并根據轉臺的高度調整攝像機的位置，測量靶標為一個立方體除底面外，每個平面上有4個非共面的紅外LED作為定位特征點，使二維轉臺帶動靶標做偏轉、俯仰兩個自由度的運動，使用兩部攝像機分別從不同角度拍攝定位標志，通過計算機采用串口發(fā)送信號至轉臺的控制箱，控制轉臺的運動，所述方法進一步包括如下步驟設特征點在攝像機坐標系下的坐標可以表示為廣，上標c表示攝像機坐標系，在靶標局部坐標系即世界坐標系下的坐標值可以表示為^f，上標w表示世界坐標系，相應的圖像在
2.如權利要求1所述的方法，其特征是，所述采用縮放正交投影模型用來近似實際透視成像模型，從而獲得h的初值，具體為根據弱透視模型，假設靶標上的4個特征點具有相同的深度將除0號特征點外的特征點垂直投影到經過0號點且與CXD成像面平行的平面上，設為氏，其中s = f/%為縮放因子，可以通過公式(12)計算出s的值，1/s用來作為Iii的初值 'a = (P0P1 + P0P2 + P1P2 X-P0P1 +P0P2+ P1P2)
全文摘要
本發(fā)明腦電及視覺檢測、物體三維姿態(tài)測量。為滿足現實中物體三維姿態(tài)智能、快速、高精度、低成本的檢測，本發(fā)明采取的技術方案是，基于幾何約束的物體三維姿態(tài)測量方法，借助于sigma二維轉臺、兩個攝像機、攝像機支撐架、測量用靶標和計算機實現，將兩個攝像機分別固定在各自的支撐架上并根據轉臺的高度調整攝像機的位置，測量靶標每個平面上有4個非共面的紅外LED作為定位特征點，使二維轉臺帶動靶標做偏轉、俯仰兩個自由度的運動，所述方法是采用在4個非共面特征點的基礎上根據特征點連線的空間幾何形狀形成的幾何約束以及特征點在CCD像面上坐標值求解出特征點在攝像機坐標系下的坐標值實現。本發(fā)明主要應用于物體三維姿態(tài)測量。
文檔編號G01C11/00GK102261908SQ20111010412
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權日2011年4月25日
發(fā)明者孫長庫, 宋佳, 張子淼, 王鵬 申請人:天津大學