[发明专利]一种视觉测量用接触式主动发光平面标识装置

说明书

技术领域

本发明属于工业数字摄影测量技术，尤其涉及一种视觉测量用接触式主动发光平面标识装置。

背景技术

在工业数字摄影测量中，人工标识作为特征点起着相当重要的作用。为了满足不同的测量任务和测量环境的需要，国内外的学者和测量工作者设计了各种类型的人工标识，包括球形标识、普通漫反射标识、激光投影标识、彩色标识以及回光反射标识。

（1）球形标识：在工业数字摄影测量中，球形标识图像的形状与像机主光轴和标志平面法线夹角有关。正直摄影情况下(摄影主光轴与平面法线平行)，球形标识的成像也为圆形，但非正直摄影及摄影主光轴与平面法线不平行情况下，球形标识的成像为椭圆或圆锥的一部分，随着主光轴与标志法线夹角增大，标识图像所成的椭圆也越窄，椭圆图像越窄，在识别与定位时会增加识别的难度、降低定位精度，匹配精度也越低。

（2）普通漫反射标识：摄影测量中，普通漫反射标识一般是以白色为背景的黑色圆或以黑色为背景的白色圆为标识点，目的是使标识自身的颜色和背景颜色有较大的反差。

（3）激光投影标识：激光点既可以在经纬仪测量系统中作为标识使用，又可以在摄影测量中使用。激光点由激光投点器投影得到，实际上是一种投影标识。

（4）彩色标识：工业数字摄影测量使用彩色标志是利用了光的相减混色法。在白光照射下，青色颜料能吸收红色而反射青色，黄色颜料吸收蓝色而反射黄色，品红颜料吸收绿色而反射品红。另外，如果把青色和黄色两种颜料混合，在白光照射下，由于颜料吸收了红色和蓝色，从而反射了绿色。

（5）回光反射标识是由具有回光反射材料的反射膜制作而成的，这种回光反射膜由一面带有背胶，能够粘贴在被测物体上，另一面由直径大约50um的玻璃微珠或微晶立方角体组成。回光反射材料的原理是反光材料中都含有一种高折射率玻璃微珠或微晶立方角体，将入射光按原路反射回光源处，形成回归反射现象。

以上这些已有标识的应用都存在自身的限制，例如，球形标识对外部照明就很敏感，当照明光线与球形表面交角减小时，会产生阴影；激光投影标识的光点不稳定且会形成光斑，从而影响位置和姿态的测量；彩色标识容易丢失标识的空间分辨率，不利于观测和数据处理；回光反射标识中玻璃微珠的形状不可能十分一致完整以及不同波长的光有不同的角度偏差，所以反射光不可能与入射光完全平行，这样就会造成测量的误差。

然而对于普通漫反射标识，其标识图像与背景之间有较大的对比度，在识别和定位时比较容易。这种标识制作方便，不需要很多特殊的材料和制作工艺，而且这种标识的成像受摄影角度影响很小，可以在测量过程中进行大角度摄影。但是这种标识图案的设计目前集中于黑白大小相同的圆点且分布较密（如图1所示），不利于快速观测和识别。本发明正是针对其不足，基于普通漫反射人工标识的原理设计并给出了有利于快速观测和识别的人工标识图案。

见文献：1、陈玉萍，苏博.摄影测量中标记点编码与解码的方法[J].技术与创新管理，2009,30（4）；2、范生宏，李广云，黄桂平.工业数字摄影测量中人工标志的研究与应用[D].2006；3、马扬飚，钟约先，戴小林.基于编码标志点的数码相机三维测量与重构[J].光学技术，2006,32（6）；4、郑晓杰，王军杰，左春.基于几何特性的摄影测量标记点信息处理方法[J].测量测试技术，2007,34（5）：49—52。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种视觉测量用接触式主动发光平面标识装置，可用于航天器近距离相对位置和姿态的视觉测量、地面各种运动体的位置姿态视觉测量，水下航行器的位置姿态视觉测量等。

技术方案

一种视觉测量用接触式主动发光平面标识装置，其特征在于包括正六面体信标灯箱4、灯源和标识点；灯源位于信标灯箱4的内部，信标灯箱4的六个平面背景均为黑色，黑色背景上设有N行N列的标识点；所述标识点的排布为：中心为特殊标识点2，周围全部为白色标准圆形标识点3；所述特殊标识点2为在六个面上的特殊标识图形为：白色圆形、黑色圆形、1/4白色圆形、2/4白色圆形、3/4白色圆形和两个1/4白色圆形形成的八字形。

所述N为奇数且大于等于3。

一种所述视觉测量用接触式主动发光平面标识装置的使用方法，其特征在于步骤如下：将标识装置固定在被标示物体上，且标识装置的三个方向的坐标主轴与标识装置三个方向的坐标主轴一致。

有益效果