[发明专利]一种三维空间磁定位系统的标定系统和方法

权利要求书

1.一种三维空间磁定位系统的标定系统，其特征在于：

标定系统由标定杆L、目标磁体O、霍尔传感器阵列C、立体视觉定位模块V、数据采集处理模块D、标定模型M构成；目标磁体O固定在标定杆L的一端；标定时使用的目标磁体O与实际测量时使用的探测磁体一致；霍尔传感器阵列C由n个霍尔传感器构成，标定时使用的霍尔传感器阵列C中霍尔传感器的数量、型号和分布与三维空间磁定位系统实际测量时使用的霍尔传感器阵列一致；标定模型M为人工神经网络，训练方法为有监督训练，训练集为数据采集处理模块D获得的标定数据；标定模型M的输入层的节点个数为3*n，其中，n为霍尔传感器阵列C中传感器的个数；每个霍尔传感器采集得到的三个方向的磁感应强度Bx，By，Bz对应输入层的三个节点；标定模型M的输出层的节点个数为3，分别对应立体视觉定位模块识别得到的目标磁体的空间位置坐标x，y，z；标定模型M的隐层个数k以及每个隐层的节点数目预先设定；训练样本为霍尔传感器阵列C中所有n个传感器得到的实时数据，样本标签为立体视觉定位模块V得到的目标磁体的对应空间位置输出；模型训练完成的判定标准为在整个探测空间内的平均误差不大于预设值e。

2.如权利要求1所述的一种三维空间磁定位系统的标定系统，其特征在于，标定杆L的材质为非铁磁性材质。

3.如权利要求1所述的一种三维空间磁定位系统的标定系统，其特征在于，目标磁体O与三维空间磁定位系统实际测量时使用的目标磁体一致，且目标磁体O的外表面与标定杆L的视觉特征有明显区分，目标磁体O的外表面涂覆具有特殊颜色、纹理特征的贴纸或目标磁体O为发光LED灯。

4.如权利要求1所述的一种三维空间磁定位系统的标定系统，其特征在于，立体视觉定位模块V由不少于2个经过立体视觉标定的摄像机以及目标检测和跟踪算法、立体视觉三维定位算法构成；立体视觉测量的空间有效范围完全覆盖磁定位探测空间的有效范围。

5.如权利要求1所述的一种三维空间磁定位系统的标定系统，其特征在于，标定模型M作为预测模型时，输入为霍尔传感器阵列C中各个传感器对应的实时磁感应强度数据，输出为所标定的磁定位系统探测得到的探测磁体的三维空间位置。

6.如权利要求1所述的一种三维空间磁定位系统的标定系统的标定方法，包括下列步骤：

在标定过程中，手持标定杆L没有固定目标磁体O的一端在探测空间内随意运动使目标磁体O遍历整个探测空间；

立体视觉定位模块V负责实时获取目标磁体O的三维空间位置，霍尔传感器阵列C负责实时获取各个传感器的磁感应强度；

数据采集处理模块D负责同时采集立体视觉定位模块V和霍尔传感器阵列C中所有传感器的实时数据；

进一步，利用数据采集处理模块D采集得到所有霍尔传感器的实时磁感应强度和对应的三维空间位置数据，在数据采集处理模块D中进行有监督训练得到标定模型M；训练得到的标定模型M作为预测模型用于实时磁定位空间探测。