[发明专利]基于通用云台计算机可控制经纬度测量设备及其精密化方法

说明书

技术领域

本发明涉及大规模多通道投影显示系统中的经纬度测量设备和软件算法，特别是涉及利用多投影仪建立视觉无缝大视场高分辨率显示系统由计算机控制的三维空间经纬度测量设备及其精密化测量方法。 

背景技术

随着商业、娱乐和科学研究等领域对超大屏幕高分辨率显示的需求不断上升。利用多投影仪建立视觉无缝超大视场高分辨率显示系统是当前最为可行的技术方案。为了真实再现三维视场环境，在大型虚拟现实显示系统环境中通常运用投影仪在360度柱面显示墙或封闭穹顶的成像环境进行投影成像。这种显示系统能让人产生沉侵式真实感觉，成为虚拟现实成像环境技术的研究热点。 

多通道曲面投影显示系统中，为了达到投影单元显示系统之间的图象无缝拼接，通常的方法是，以球坐标系作为全局坐标系，测出投影屏幕上网格点的经纬度，并反演到计算机帧缓存图象中对应图象坐标空间的象素网格。根据屏幕的经纬度网格，将经纬度范围内的三维视景渲染到纹理，将纹理贴图到图象网格就可以精确地完成几何校正。显示内容为二维图象时，对图象按照经纬度网格进行划分，将划分的图象当作纹理贴图到网格同样可以完成多通道投影单元系统之间达到几何上的无缝拼接。在精确几何校正基础上，多通道投影单元系统之间颜色上容易达到无缝拼接。 

因此在多通道光滑曲面显示墙投影视景显示系统中，精确测量出任意屏幕点经纬度，是各个单元显示系统之间图象无缝拼接的基础。针对工程中的物体的经纬度测量要求，市面上有相关的单点经纬仪设备。对于常见的经纬仪，在测量过程中，每测一个点，工程人员必须人工转动经纬仪将激光点对准测量的物体点，然后人工读出测量数据。对于测量少量的数据，使用这种经纬仪可以很好的工作。对于大规模测量，工程人员的工作量非常巨大，并且只是简单的重复性工作。能 用计算机自动控制转动和读数的经纬仪市面上较少见，并且非常昂贵。 

针对多通道投影视景中的几何校正中需要测试大量的空间屏幕点的经纬度数据要求，我们设计了基于通用二自由度云台的三维空间经纬度测量设备，由于通用云台存在旋转过程中轴心不稳等误差现象，同时我们提出了三维空间经纬度测量精密化算法。 

发明内容

本发明的目的是提供一种基于通用云台计算机可控制经纬度测量设备的精密化测量方法，以基于通用双自由度云台对三维空间经纬度进行测量。 

本发明的目的是这样实现的：一种基于通用云台计算机可控制经纬度测量设备的精密化测量方法，该设备包括，双自由度云台，激光指示器，计算机；双自由度云台上安装有多个激光指示器，各个激光指示器的激光束等效直线过云台旋转轴轴心，并且在同一平面，相邻激光指示器激光束之间的纬度方向上角度均匀分布，双自由度云台安装在可调的水平台上；其特征是：具体步骤如下： 

1)、初标定 

当把三维扫描系统放置在系统中央后，初标定主要是粗标定出相邻两激光头产生的两激光束之间的角度；标定的方法为，将其中一个激光点在空间的初始位置和云台的当前状态值记录下来，旋转云台，将标定的另外一个激光头产生的激光点与上一激光点位置重合时，云台在过程中在经度和纬度方向移动角度为相邻两激光头之间的标定角度；在初标定时，相邻激光头之间的角度暂以云台的旋转步数作为记录； 

激光头L0和激光头L1之间的标定过程如下： 

假定云台当前位置时的经度方向上的step值为x1，纬度方向上的step值为y1；当前激光头L1产生的激光点在测量空间中A点，激光头L0产生的激光点在空间位置B；向云台发送旋转指令转动云台使激光头L0产生的激光点与测量空间中A点重合，重合时的云台当前位置时的经度方向上的step值为x0，纬度方向上的step值为y0；激光头L0到激光头L1的标定值，经度方向上的标定step值记录为x01，纬度方向上的标定step值记录为y01； 

x01＝x1-x0    y01＝y1-y0 

同理我们可以得到： 

x12＝x2-x1        y12＝y2-y1 

x23＝x3-x2        y23＝y3-y2 

x34＝x4-x3        y34＝y4-y3 

从而得到云台先后多次不同时间在穹顶系统中初校正时相邻激光束之间的step值都不一样，即相邻激光头之间的角度相差值都不一样； 

2)、精密标定