[发明专利]一种多传感器联合标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器标定，特别涉及一种多传感器联合标定方法。

背景技术

在多传感器系统中，多传感器配准技术是其中一项关键技术。所谓配准是指将来自不同传感器的信息转换到一个公共系统的过程中，使得由于时空校准、坐标系转换、传感器自身位置信息偏移以及探测偏移等原因引起的系统误差最小化，控制传感器系统的稳定度，从而保证后续的多传感器数据集成能够正确、有效地实现。为得到各传感器坐标系间的相对位置和方向的转换关系，需要进行多传感器的联合标定。

现有技术中通常采用平面标定板对相机进行单独标定，通过采集平面标定板的图像分析出图像中圆孔的位置与实际的差别，来标定出相机的畸变参数等。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

机械零件往往设计有凹槽、倒角或圆心角小于20度的短圆弧等精密的微小结构，为封存润滑液体提供了专门的通道也方便了零件的安装配合。这些微小结构的端面常为面特征，由于端面反光、端面倾斜等原因，现有多传感器标定技术所采集到的轮廓图像不能准确反映端面所在位置，即无法准确地对这些结构的边缘位置进行测量。

发明内容

本发明提供了一种多传感器联合标定方法，实现了对微小结构的测量和定位，扩大了实际应用中的范围，满足了实际应用中的需要，详见下文描述：

一种多传感器联合标定方法，所述方法包括以下步骤：

利用圆孔靶标件对相机参数进行标定；利用标准球对接触式测头进行标定；相机与接触式测头的联合标定；

其中，所述相机与接触式测头的联合标定具体为：

1）相机回到初始位置，接触式测头的测端在相机中成像，获取成像图像；

2）将成像图像的拟合圆心O(Y_I,Z_I)作为参与标定的特征点，对相机初始位置进行标定，获取相机初始位置标定结果；

测量机坐标为(X_M,Y_M,Z_M)，相机和测量机之间的线性关系具体为：

X_M=X_I+a₀；Y_M=b₀+a₁Y_I+a₂Z_I；Z_M=c₀+b₁Y_I+b₂Z_I；

其中a₀、b₀和c₀分别表示从图像坐标系到测量机坐标系的平移量；a₁、b₁、a₂和b₂表示图像坐标系到测量机坐标系的旋转矩阵中的参数；Y_I向和Z_I向构成的平面与圆孔靶标件所在平面平行，且两个平面之间的距离为物方焦距，Y_I向和Z_I向相互垂直，X_I向垂直于Y_I向和Z_I向构成的平面；

3）根据相机初始位置标定结果和相机随运动机构运动的运动量(ΔM,△Y,△Z)获取最终标定结果；