[发明专利]一种不规则外形物体空间姿态动态测量方法

权利要求书

1.一种不规则外形物体空间姿态动态测量方法，其特征在于：该方法具体包括如下步骤：

步骤1、在被测物上设置光学靶标，并利用激光跟踪仪对所有光学靶标进行全局校准；

在被测物体表面的明显位置设有光学靶标，并保证被测物体运动过程中左右两台相机均能够同时看到至少三个光学靶标；

步骤2、利用相机测量系统标定技术对测量系统进行标定，并利用计算机控制左右两相机同步采集测量图像，并通过图像处理技术提取光学靶标的图像坐标；

步骤2.1、利用相机测量系统标定技术标定出左右两台测量相机的内参数和外参数；

步骤2.2、通过同步控制器控制两台测量相机以固定测量频率采集测量图像，并利用质心法提取光学靶标的图像坐标；

步骤2.3、获取光学靶标在两台相机的测量图像中对应的质心坐标后，对成像镜头的畸变进行校正补偿；

步骤2.4、完成畸变校正后，获得光学靶标在测量坐标系下的三维坐标；

步骤3、利用步骤1、步骤2所获得的光学靶标在被测物坐标系下的三维坐标和在测量坐标系下的三维坐标，获得被测物坐标系相对测量坐标系的旋转矩阵，从而获得被测物的三维空间姿态角。

2.根据权利要求1所述的一种不规则外形物体空间姿态动态测量方法，其特征在于：所述的步骤1中利用激光跟踪仪对光学靶标进行全局校准的具体步骤为：

利用激光跟踪仪测量三个光学靶标的空间三维坐标，并将激光跟踪仪坐标系设为标定坐标系O_c-X_cY_cZ_c，光学靶标在标定坐标系下的三维坐标为（X_c（i）,Y_c（i），Z_c（i）），（i=1，2，3）；利用激光跟踪仪测量被测物体的坐标系基准，建立被测物坐标系与标定坐标系的转换关系，将光学靶标在标定坐标系下的三维坐标转换为在被测物坐标系下的三维坐标（X_t（i）,Y_t（i）,Z_t（i）），（i=1，2，3）。

3.根据权利要求1所述的一种不规则外形物体空间姿态动态测量方法，其特征在于：所述的步骤2.1中标定左右两台测量相机的内参数和外参数分别为：

利用平面标定法标定出左右两台测量相机的内参数（C_x⁽ⁱ⁾,C_y⁽ⁱ⁾,f_x⁽ⁱ⁾,f_y⁽ⁱ⁾,k₁⁽ⁱ⁾,k₂⁽ⁱ⁾,p₁⁽ⁱ⁾,p₂⁽ⁱ⁾）（i=1,2；1代表左相机，2代表右相机）和外参数R、T，其中，C_x⁽ⁱ⁾,C_y⁽ⁱ⁾为i相机的镜头主点位置；f_x⁽ⁱ⁾,f_y⁽ⁱ⁾为i相机的有效焦距；k₁⁽ⁱ⁾,k₂⁽ⁱ⁾为i相机的镜头径向畸变系数；p₁⁽ⁱ⁾,p₂⁽ⁱ⁾为i相机镜头切向畸变系数；R为旋转矩阵；T为平移矩阵。