[发明专利]一种基于多立体跟踪器的大型物体三维测量数据拼接方法

权利要求书

1.一种基于多立体跟踪器的大型物体三维测量数据拼接方法，所采用的系统包括：一台包括两个工业相机和一个投影仪的三维扫描仪、多个分别包括两个工业相机的立体跟踪器、GPU服务器；所述工业相机和投影仪分别经由千兆网线和USB接口连接到GPU服务器；其特征在于，包括如下具体步骤：

(1)采用n个立体跟踪器T_i、一台三维扫描仪；在所述的每台立体跟踪器和三维扫描仪上分别安装m个LED标记；然后采用棋盘格标定法，标定LED标记，即：分别计算立体跟踪器T_i的LED标记在立体跟踪器T_i坐标系中的坐标和三维扫描仪的LED标记在三维扫描仪坐标系中的坐标；假设立体跟踪器T_i标定之后的LED坐标为三维扫描仪标定之后的LED坐标为所述的i∈{1,....,n}、j∈{1,....,m}；

(2)在依次放置的n个立体跟踪器T_i中，要确保T_i上的LED标记能被T_i-1看到，将T₁作为全局坐标系；

(3)前一个立体跟踪器T_i-1拍摄下一个立体跟踪器T_i的LED标记，并在T_i-1的坐标系中，计算T_i的LED标记的坐标，记作

(4)以LED标记的坐标为顶点构建连通图，不同的顶点之间的连线作为图的边，用一个矩阵表示连通图；是一个m×m的矩阵，d_hk表示矩阵第h行k列的元素；d_hk表示第h个顶点和第k个顶点之间的欧式距离；同理，以LED标记的坐标为顶点，构建连通图

(5)匹配连通图和

(6)根据对应关系，计算T_i-1和T_i坐标系之间的转换；

(7)获得相邻立体跟踪器之间的坐标转换后，估计立体跟踪器的姿态；对于第i个立体跟踪器，如果i＝2，它的姿态可以表示为如果i≥3，它的姿态可以表示为：

(8)三维扫描仪在立体跟踪器的视场中移动，测量大型物体的局部三维数据，假设在时刻t，三维扫描仪测量到的数据点云记作此时立体跟踪器会测量到三维扫描仪上的LED标记，假设第i个立体跟踪器T_i测量到三维扫描仪上的LED标记，记作

(9)利用步骤(4)的方法，针对和构建连通图，分别记作G_S和G_t；

(10)利用步骤(5)的方法，匹配连通图G_S和G_t，确立LED标记在三维扫描仪坐标和T_i坐标系中的对应关系，假设和相对应；

(11)根据匹配的结果，计算三维扫描仪的姿态；

(12)根据三维扫描仪和立体跟踪器的姿态，拼接三维扫描仪在时刻t测量的局部数据

2.根据权利要求1所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维测量数据拼接方法，其特征在于，在所述步骤(5)中，所述的匹配连通图和的具体步骤如下：

对于中的每行元素，创建一个KD-tree；

对于的第y行中的任一列p的元素利用kd-tree树，在的第x行中，寻找离最近的元素然后利用如下公式计算的第y行与的第x行之间的距离，

记录第y行的所有然后求解如下公式：

如果d_min≤δ，所述的δ是一个已设定值，则认为找到连通图和中的匹配顶点；这里假设和相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种基于多立体跟踪器的大型物体三维测量数据拼接方法，其特征在于，在所述步骤(6)中，利用以下公式(3)计算T_i-1和T_i坐标系之间的转换：

其中，R∈Ξ^3×3，且υ∈Ξ³；R∈Ξ^3×3表示R是一个3行3列的矩阵，υ∈Ξ³表示υ是一个3行1列的向量。